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10串锰酸锂、钴酸锂和三元锂电动车保护板原理剖析

10串锰酸锂、钴酸锂和三元锂电动车保护板原理剖析

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  10串锰酸锂、钴酸锂和三元锂保护板原理图如下图所示:
  
  (1)驱动电源
  
  来自串联的低四单元电芯的正极,经R8和C3滤波形成驱动电源正,提供三路。一路经R9供应充电开关Q3的栅极和光电耦合器PC2的光电三极管,这一路负责充电开关Q3的导通和截止;另一路供应光电耦合器PC1的光电三极管供电;第三路为四2与非门IC3的14脚供电,这一路控制放电开关Q4和Q5的导通和截止。
  
  (2)充电过压保护
  
  充放电控制IC2的⑥脚为C0,正常时为高电平,CO接三极管Q2的基极,因为是PNP管,所以基极高电平截止,此时其输出经R7接光电耦合器PC2的输入端,发光二极管没有电流通过,光电耦合器PC2的输出端光电三极管截止。
  
  光电耦合器PC2所有的光电三极管属并联关系,并且和Q3的栅、源极并联,当所有的光电三极管截止时,驱动电源经R9使Q3导通。
  
  保护动作过程:当任何单元电芯充电过程中达到设定值(例如4,25V),该单元充放电控制JC2的⑥脚C0跌为低电平,CO所接三极管Q2的基极变为低电平,该PNP三极管Q2导通,其输出经R7点亮对应PC2的发光二极管,该PC2的光电三极管导通,短路了Q3的栅、源极,导致Q3截止,整组电池停止充电。’
  
  正常充电回路:充电器输出正C+一电池组正B+一电池组负B--保护板放电开关管的寄生二极管一保护板充电开关管的漏、源极一C-→回到充电器输出负。
  
  (3)放电欠压保护
  
  正常情况下,四2与非门IC3的⑧、⑨脚低电平一⑩脚高电平一如12也为高电平一①、②、11低电平一③脚高电平一Q4和Q5导通一电池组正常放电。
  
  IC2的④脚为DO,正常时为高电平,D0所接光耦PCI的发光二极管得电发光,PC1的输出端光电三极管导通。所有的光电耦合器PC1光电三极管是串联关系,最高端的集电极接驱动电源,最低端的发射极接与非门的12脚。
  
  如果放电时各单元电芯均不欠压,那么PC1所有的光电三极管导通,驱动电源使与非门的12脚保持高电平,符合前述过程,电池组正常放电。
  
  放电时,任何一个电芯降低到保护值(例如2.95V)时,该IC2的④脚变为低电平,DO所接光耦PCI的发光二极管失电停止发光,输出端光电三极管截止。由于光电耦合器PC1所有的光电三极管是串联关系,任何一个光电三极管截止(断开)都会造成与非门12脚变为低电平。无论13脚为何电平,都会因12脚低电平一①、②、11脚高电平一③脚低电平→Q4和Q5截止一电池组停止放电。
  
  正常放电回路:电池组正B+P+→电动车负载→P-保护板放电开关管的漏、源极一电池组负B-。
  
  (4)放电过流保护
  
  放电电流流经放电开关和R14时,在Q4和Q5的漏、源极产生电压,该电压加上R14两端电压就是放电过流保护的取样,该取样经Rl0和R11分压接IC3与非门的⑧、⑨脚。正常情况下,如本例小于15A时,取样经R10和R11分压为低电平,满足四2与非门IC3的⑧、⑨脚低电平一⑩脚高电平一如12脚也为高电平→①、②、11脚低电平—③脚高电平→Q4和Q5导通一电池组正常放电。
  
  当放电大于15A时,取样经R10和R11分压为高电平了.IC3的⑧、⑨脚高电平一⑩脚低电平一无论12脚为何电平—①、②、11脚高电平—③脚低电平→Q4和Q5截止一电池组停止放电。
  
  (5)充电均衡
  
  IC1也是充放电控制集成电路,五脚的贴片元件,仅仅使用了充电过压保护,并且充电保护值选4V左右动作的芯片。
  
  正常充电时,电芯不超过充电保护值时.IC1的⑤脚CO输出高电平,与之相连的Q1因是PNP三极管处于截止状态;当电芯达到充电保护值(例如4.10V)时,IC1的⑤脚C0变为低电平,三极管Q1导通,将R1并联到电芯两端。充电电流流经该单元时,充电电流中的一部分继续为本电芯充电,充电电流的另一部分则流经R1,这部分电流称之为均衡电流。换言之,其他电芯的电流为完整充电电流,大于本电芯的充电电流。R1为9只430Ω电阻并联(47.5Ω),所以均衡电流大约为50mA。

10串锰酸锂、钴酸锂和三元锂保护板




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