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标题

锂电池组充放控制电路保护措施

范文

陈炜明

摘? 要：现在的锂电池的容量越来越高，主要用于满足各种电子设备的使用需要。但是，由于电子设备的体积越来越小，对于锂电池的也有相应的规格要求，这就要求锂电池的容量密度比较高，才能满足使用要求。如果锂电池组在运行的过程中不能对充电和放电进行有效的控制，就会导致锂电池组存在问题，内部产生大量的热量，出现电池膨胀，甚至产生破裂的问题。所以，在使用电子元件的时候要保证锂电池正常发挥功能，维护使用者的安全，就要对锂电池组充放控制电路采取必要的保护措施，切实地发挥保护元件的作用，避免锂电池组在使用的过程中产生损坏的问题。该文着重于研究锂电池组充放控制电路保护措施。

关键词：锂电池组;充放控制电路;保护措施

中图分类号：TM912 文献标志码：A

0 引言

锂电池自身的特点决定锂电池组要更好地发挥充电和放电的功能，从其使用的材料来看，其充电和放电都要合理控制是由使用的材料决定的。这些材料在锂电池组充电和放电的过程中会产生过热的现象，影响电池组的使用寿命。所以，在进行这项操作的时候不能产生过流、过放和短路等问题，既要发挥锂电池保护元件的作用，同时还要采取必要的保护措施。

1 锂电池组充放控制电路存在的问题

1.1 锂电池组过放的问题

从当前的锂电池组充放电技术应用情况来看，当锂电池组进行放电操作的时候，很容易产生过放电的问题，对电池的使用寿命造成了一定的影响。为了有效地解决这一问题，通常采用的技术方案是设置锂电池管理系统，连接到锂电池组上，对电池组的运行状态进行动态监控，实施实时管理。虽然这种技术方案有一定的成效，但是，也存在一些不足之处。例如，当锂电池组为低压状态的时候，锂电池组依然连接在电池管理系统上，锂电池组依然在工作，即便不需要实施电池组管理了，也在进行持续性的电能供应，直到将电完全放光为止。在此过程中，锂电池组就会出现过放的问题，如果没有及时补救，就会对锂电池组的二次使用造成不良影响[1]。

1.2 与铅酸电池组充电方式的兼容问题

蓄电池组通过不间断电源连接到整流逆变模块上，发挥整流逆变模块的作用就可以起到将直流电转换成交流市电，保证电能供应的稳定性，使得用户设备接受持续稳定的电源而保持良好的运行状态，例如压力变送器以及电磁阀等电力电子设备也能够接受持续性的电能供应。当市电传输处于正常的运行状态的时候，不间断电源对市电的电压稳定后，就可以向负载供应使用，这个时候，交流式电稳压器就是不间断电源，在其运行的过程中，还会向机内的电池充电。如果市电中断，即因为某些事故因素的影响导致停电的时候，不间断电源就会发挥电池的直流电能作用，随着整流逆变模块运行，将直流电转换为220VAC的交流电，继续提供电能，这样可以确保负载软件和硬件不会因为短暂的停电问题造成损坏。

从现有技术的应用情况来看，提供不间断电源所使用的电池主要是铅酸电池组，锂电池组处于推广阶段。在对铅酸电池组的使用过程中，只需将其直接串并连接到整流逆变模块上，采用的简单的均浮充方式就可以直接对铅酸电池组充电至满电的备用状态;当铅酸电池组处于放电状态的时候，就可以針对整流逆变模块的直流端放电[2]。而使用锂电池组的时候，由于锂电池组的特性使然，当锂电池组处于充电状态的时候，控制器需要对锂电池组进行单体电压、总电压及电芯温度进行管理控制，这就需要外接充电机发挥充电的作用。

2 对充放控制电路采取的保护措施

2.1 发挥保护模块自动脱开的作用

锂电池组使用的过程中要发挥充放电控制电路的作用，即对继电保护装置和手动按钮按钮的设置过程中，当锂电池组持续处于低压的状态，这个时候，电池管理系统运行中就可以发挥自检功能，对于继电保护装置的吸合进行判断，确定是否需要采取保护措施。

如图1所示的流程，当系统启动时，按下启动按钮使电池管理系统上电并进行自检，当自检通过后驱动继电保护装置吸合，这样松开启动按钮后电池管理系统也会正常运行;而当锂电池组由于放电，电压越来越低，低到保护阀值时，电池管理系统将断开继电保护装置，从而使整个电池管理系统失电，从锂电池组上脱开。采用这种设置方式，当锂电池组为低压运行状态的时候，可以与电池管理系统之间断开，避免锂电池组被过度放电而处于欠压的状态。

2.2 充放电模块与铅酸电池组兼容

锂电池组的充放电控制电路主要包括3个部分，即锂电池组、整流逆变模块以及充放电模块。充放电模块对锂电池组的充电和放电控制作用在于与锂电池组连接，同时连接到整流逆变模块上。充放电模块主要由5个部分组成，即直流接触器、霍尔传感器、直流充电机、逆止二极管以及控制器。逆止二极管的阴极连接到整流逆变模块直流端的正极上，阳极与霍尔传感器的连接采用串联的方式，同时连接到锂电池后接整流逆变模块的直流端负极。直流充电机的进线端与整流逆变模块的直流端连接，采用的是直流接触器跨接的方式，充电端的正极连接到逆止二极管的阳极上，充电端的负极连接到整流逆变模块的负极[3]。

而采用充放电控制电路应用充电方式兼容的设计方式进行保护，采用逆止二极管方式的设置，促使锂电池组与整流逆变模块分开，不与充放电模块连接，也就是说，放电回路中采用串联的方式，将锂电池组、霍尔传感器和整流逆变模块连接起来，直流充电机的进线端与整流逆变模块的直流端进行连接，则发挥了直流接触器的作用，采用跨接的方式级联起来，其充电端的正极连接到逆止二极管的阳极，充电端的负极则练级在整流逆变模块的负极，这样就使充电回路与放电回路分开，充电回路的断开与否不影响放电回路，使放电回路运行的时候，总是处于连通的状态，锂电池组可以持续放电，保证电池组的安全可靠性（图2）。

3 结语

通过上面的研究可以发现，由于当前的锂电池容量比较大，而且设计技术要求比较高，对于充放电控制电路就会有较高的要求。从当前锂电池组充放控制电路的运行情况来看，在具体的应用中依然存在一些问题，例如过充、过放以及充电方式兼容的问题，这就需要对充放控制电路采取合适的保护措施，发挥保护模块的作用，对充放电模块合理使用，设计保护电路，使得锂电池组在使用中得到更好的保护，提高兼容性，保证良好的使用效果。

参考文献

[1] 胡新福，张源峰，林金亮. 一种锂电池组主动均衡充电保护电路的设计[J]. 电子制作， 2018 （23）：8-10.

[2] 史永胜，魏浩，李珏. 基于SOC的锂离子电池充放电均衡系统设计与仿真[J]. 自动化与仪表，2018，33 （12）：88-93.

[3] 徐歌. 电动汽车充放电站的故障分析与保护控制研究[D].北京：华北电力大学，2018：70.

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