圖1改進型保護電路
2.1、TL431均衡電路
本文利用其基于特性設計的上均衡電路如圖2所示。調節R1、R2、R3的阻值,當電源電壓超過某一設定值時便開通TL431,通過功率電阻R*耗能來降低電池的電壓,使其達到一固定點(均衡點)。通過為國內電動車及電動摩托車配備的均衡電路的實驗效果來看,當均衡點取4.20V時,電阻的取值分別為:R1=68k!,R2=100k!,R3=4.3k!。
圖2TL431上均衡原理圖
基于TL431的下均衡電路如圖3所示。當開關斷開時,由于光耦817前級沒有開通,因此光耦后級電路也就無法工作,電池工作在正常的放電狀態;當開關閉合時,后級光耦隨前級光耦的開通也相繼開通,電路通過功耗電阻R18耗能來降低電池電壓直到保護芯片送出低電平給保護芯片,迫使電池電壓穩定在其下限限制電壓Vmin,從而達到下均衡的目的。
圖3TL431下均衡原理圖
從上述均衡的電路原理可以看出,電路的均衡電流不能超過TL431的上限保護電流(70mA左右)。
2.2、并聯型TL431均衡電路
并聯型TL431下均衡電路如圖4所示。其原理與圖3類似,只是通過并聯TL431的方法來達到擴大均衡電流的目的。
圖4并聯型TL431下均衡原理圖
2.3、改進型TL431均衡電路
為了增加電路的均衡能力,同時減少生產中篩選TL431的工作量,本文借助中功率三極管8550設計改進型均衡電路,如圖5所示。一旦電源過充時,TL431便開通,8550的發射PN結由于承受正壓而開通,功耗電阻便消耗電池電能,直至把電池電壓拖到均衡點。均衡一旦開始,圖中發光二極管便會發光,起工作指示作用。通過調節圖中R1、R2、R3的阻值,便可以設置保護板的上均衡點。
圖5改進型TL431均衡原理圖
3、實驗結果
用具有上述功能的幾套10串鋰電池保護板驅動一臺400W直流電機進行實驗,發現所有保護板在鋰電池系統總壓為42.5V左右時關斷充電場管進行過壓保護;在總壓為29.2V左右時關斷放電場管進行欠壓保護;將帶有保護板的鋰電池組放到檢測臺上進行過流檢測發現:放電電流為39A左右時,保護板均進行過流保護;溫度開關在109°C時關斷放電回路,有效地保護了放電場管。上述數據表明,電路基本上滿足了過壓/欠壓/過流/過溫保護等基本要求。
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