设计实例 ：电动自行车锂电池如何保护
品慧电子讯锂电池的使用要求不能过充电、过放电、过电流，否则将降低电池寿命，严重时会导致电池爆炸。因此，需要设计一款专用保护电路对每节电池进行管理，以保证锂电池的正常充放电。本文将完成一款电动自行车锂电池保护电路的研究与设计。
1 设计需求
单个锂电池型号为RFE—N18650，如图1所示，标称电压为3.6V。锂电池组采用4并10串的结构，如图2所示，标称电压为36V，标称容量为9Ah。该锂电池组的保护要求为：充电上限电压43V，放电截止电压27V。
图1 单节锂电池
保护电路要能实现对每级电池的充放电保护，要求如下：
(1)每级电池充电电压≤4.3 V；
(2)每级电池放电电压≥2.7 V。
锂电池组工作过程中，还需实现以下功能：
(1)负载短路保护；
(2)躲避电动机的瞬时启动电流；
(3)锂电池组各级电压在充放电过程中能保持基本均衡。
图2 锂电池组串级结构示意图
图3 锂电池组保护电路实现方案图2 锂电池保护电路总体实现方案
锂电池组的保护电路实现方案如图3所示，由2块电路板组成。保护板1用于监视各级锂电池电压，通过保护IC产生保护信号，例如禁止充电、禁止放电等；保护板2接收来自保护板1的控制信号，并驱动充、放电回路(深色线指示)的通断。EB+／EB-可以连接负载或充电器。
3 各部分电路的研究与设计
3．1 充、放电驱动电路
充、放电驱动电路采用两组MOSFET实现控制：充电MOSFET(Q1，Q3，Q5)和放电MOSFET(Q2，Q4，Q6)。Q1～Q6均为增强型N沟道MOSFET，Id=60 A，由于此处开断频率并不高，直接采用3个MOSFET并联即可，用以增大电流驱动能力。当保护板1检测过充电时，将控制充电MOSFET组关断，此时电流无法再从Bat10-流向EB-，将禁止充电。但是，由于MOSFET的DS级两端存在寄生二极管，此时电流还是能从EB-流向Bat10-，实现带载放电功能。同理，当保护板1检测过放电时，将控制放电MOSFET组关断，此时电流无法从EB-流向Bat10-，无法放电，但仍可正常充电。
图4 充、放电驱动电路
图5 前三级保护电路
