更持久耐用的電動摩托車16S-17S鋰離子電池組

大家好，小科來為大家解答以上問題。更持久耐用的電動摩托車16S-17S鋰離子電池組這個很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、帖子中討論的其他部分：BQ76940

2、隨著快遞服務(wù)需求的快速增長，電動摩托車因其電池容量大于電動自行車和滑板車而越來越受歡迎。

3、容量越大，行駛時間越長，有助于節(jié)省時間，實(shí)現(xiàn)更長距離的交付。

4、電動摩托車電池組有幾種電壓平臺，最常見的是60V，一個電池組需要16S或17S鋰離子電池。

5、為了獲得更長的運(yùn)行時間，需要解決三個設(shè)計挑戰(zhàn)：

6、高精度電池電壓采樣，提高電池容量計算精度。

7、電池電壓平衡。

8、系統(tǒng)電流損耗低，尤其是在待機(jī)模式下。

9、低電流損耗的16S-17S電池組的參考設(shè)計有助于解決上述設(shè)計問題。

10、它使用BQ76940電池監(jiān)控器對電池組中下面15串電池的電壓進(jìn)行采樣監(jiān)控，使用雙通道通用運(yùn)算放大器LM2904B對上面兩串電池的電壓進(jìn)行監(jiān)控。

11、外部金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管用于實(shí)現(xiàn)更大的電池平衡電流。

12、參考電池組設(shè)計的框圖如圖1所示。

13、圖1:1:16S-17S電池組的框圖

14、高精度電池電壓采樣

15、BQ76940直接監(jiān)控下面15串電池，所以下面15串電池的電壓精度直接由BQ76940決定。

16、25C時，3.2 V至4.6 V的典型電壓采樣精度為15mV。

17、如有必要，可通過額外校準(zhǔn)進(jìn)一步提高電壓采樣精度。

18、圖2所示的分立電路決定了兩個上部電池的精度。

19、圖2:兩個上部電池的分立電路圖

20、以17串電池為例。

21、當(dāng)Q25在線性模式下工作時，LM2904B的一個通道與P溝道MOSFET Q25、R89和R96一起作為負(fù)反饋電路工作。

22、放大器的負(fù)輸入電壓等于正輸入電壓，即16串電池的電壓。

23、因此，通過在R89兩端施加第17串單電池的電壓而產(chǎn)生的電流流過Q25和R96并返回參考地，第16串單電池采樣與此類似。

24、通過用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)測量ADC_16和ADC_17的電壓，可以監(jiān)測第16串和第17串單體電池的電壓。

25、考慮到R89、R96、R87、R94和模數(shù)轉(zhuǎn)換器基準(zhǔn)電壓源的容差，需要兩點(diǎn)校準(zhǔn)來獲得更高的精度。

26、圖3顯示了兩點(diǎn)校準(zhǔn)的過程。

27、圖3:兩點(diǎn)校準(zhǔn)過程

28、我在實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)后測試了第16節(jié)和第17節(jié)電池的電壓精度。結(jié)果如圖4所示。

29、精度達(dá)到2mV。

30、圖4:16號和17號電池的電壓精度(25C時)

31、電池均衡

32、由于第16節(jié)和第17節(jié)電池由分立電路監(jiān)控，而下面15節(jié)電池由BQ76940監(jiān)控，因此必須考慮對電池平衡的影響。

33、圖5顯示了主要的電流路徑。

34、紅色代表通用運(yùn)算放大器的供電路徑，綠色代表第17個電池串的電壓采樣路徑，灰色代表第16個電池串的感測路徑。

35、通用運(yùn)算放大器的電源電流由整個電池組提供并流回參考地，因此它對整個電池組放電而不會引起不平衡。

36、第17節(jié)電池的電壓采樣路徑也從整個電池組流回參考地，因此不會造成不平衡。

37、然而，第16串電池的電壓采樣路徑從下第16串電池流回參考地，這將導(dǎo)致第17和下第16串電池之間的電壓不平衡。

38、這種不平衡只有在檢測到第16個電池組的電壓時才會出現(xiàn)。

若要減少不均衡的影響，可以在不檢測第16串電池的時候關(guān)閉Q21，并在計算不均衡影響時考慮Q21控制電路電流。

根據(jù)此處的分析，并假設(shè)電壓采樣周期為250ms，則此參考設(shè)計的不平衡電流應(yīng)小于0.1 μA。

圖5：分立電路電流路徑圖

低系統(tǒng)待機(jī)消耗

在先前撰寫的文章“踏板動力解決方案：為電動自行車和電動摩托車提供耐久性更好的13S、48V鋰離子電池組，我解釋了如何用LM5164和系統(tǒng)級設(shè)計來降低待機(jī)模式下的系統(tǒng)級電流消耗。

45、現(xiàn)在，我想簡單地討論一下如何降低待機(jī)模式下分立電路的電流消耗。

46、待機(jī)模式下既不充電也不放電。

47、電池電壓感應(yīng)起到保護(hù)作用，通?？梢酝ㄟ^增加空閑時間來降低頻率。

48、為了減少待機(jī)模式下的功耗，您可以在不需要感測電壓的情況下關(guān)閉電路。

圖2中的解決方案使用P通道MOSFET Q20將電源切換到LM2904B，并由微控制器控制。

50、為了進(jìn)一步降低電流，我增加了Q22和Q21，用來切斷電池電壓傳感線路，從而節(jié)省更多的能量。

51、假設(shè)電壓感應(yīng)周期為250 ms，空閑時間為250 ms，則待機(jī)時的平均電流消耗將相當(dāng)?shù)汀?/p>

52、圖2所示的解決方案中的典型電流小于1 μA。

結(jié)論

總的來說，該參考設(shè)計提供了一個具有成本競爭力的電池組解決方案，覆蓋高達(dá)17S的電池，是電動摩托車的理想選擇。

55、該設(shè)計通過以下方式實(shí)現(xiàn)更長的運(yùn)行時間：

提高電池電壓采樣精度。

減少待機(jī)模式下的電流消耗。

消除不均衡影響。

這種設(shè)計也適用于需要16S/48-V磷酸鋰離子電池組的電信備用電池組。

審核

本文到此結(jié)束，希望對大家有所幫助。