锂电池保护板均衡充电仿真模型

随着科技技术的发展，对锂电池需求量日益增多，然而在成组锂电池串联充电时，应保证每节电池均衡充电，否则使用过程中会影响整组电池的性能和寿命，所以对锂电池充电的均衡技术也有待提高。常用的均衡充电技术有恒定分流电阻均衡充电、通断分流电阻均衡充电、平均电池电压均衡充电、开关电容均衡充电、降压型变换器均衡充电、电感均衡充电等，而现有的单节锂电池保护芯片均不含均衡充电控制功能;多节锂电池保护芯片均衡充电控制功能需要外接CPU，通过和保护芯片的串行通讯来实现，因此加大了保护电路的复杂程度和设计难度、降低了系统的效率和可靠性、增加了功耗。均衡充电保护板电路工作的基本原理，在Matlab/Simulink环境下已搭建了系统仿真模型，模拟锂电池组充放电过程中保护板工作的情况，验证该设计方案的可行性。为了让大家能够明白，国人创发先给出锂电池组仅由2节锂电池串联的仿真模型，如图模型中用受控电压源代替单节锂电池，模拟电池充放电的情况。如图，Rs为串联电池组的电池总内阻，RL为负载电阻，Rd为分流放电支路电阻。所采用的单节锂电池保护芯片S28241封装为一个子系统，使整体模型表达时更为简洁。　　保护芯片子系统模型主要用逻辑运算模块、符号函数模块、一维查表模块、积分模块、延时模块、开关模块、数学运算模块等模拟了保护动作的时序与逻辑。由于仿真环境与真实电路存在一定的差别，仿真时不需要滤波和强弱电隔离，而且多余的模块容易导致仿真时间的冗长。因此，在实际仿真过程中，去除了滤波、光耦隔离、电平调理等电路，并把为大电流分流设计的电阻网络改为单电阻，降低了仿真系统的复杂程度。建立完整的系统仿真模型时，要注意不同模块的输入输出数据和信号类型可能存在差异，必须正确排列模块的连接顺序，必要时进行数据类型的转换，模型中用电压检测模块实现了强弱信号的转换连接问题。　　仿真模型中受控电压源的给定信号在波形大体一致的前提下可有微小差别，以代表电池个体充放电的差异。图6为电池组中单节电池电压检测仿真结果，可见采用过流放电支路均充的办法，该电路可正常工作。锂电池产业链企业推广，锂电网（li-b.cn）欢迎投稿。