目 录
前言 2
第1章 绪论 3
第1.1节 动力电池 3
第1.2节 电动自行车用锂离子电池 3
第1.3节 锂离子电池的种类 3
第1.4节 锂离子电池的工作原理和结构 4
第1.5节 锂离子动力电池发展中的相关问题 5
第2章 动力电池管理基础 6
第2.1节 18650电池 6
第2.2节 电池专用采集转换芯片OZ890 6
第2.3节 BQ2060A 8
第2.4节 硬件系统 9
第3章 动力电池控制电路 11
第3.1节 保护电路 11
第3.2节 预充电电路 16
第3.3节 电池均衡管理 16
第3.4节 电池的容量测量 18
第4章 动力电池测试 20
第4.1节 电池安全 20
第4.2节 动力电池测试流程 21
第4.3节 测试结果 26
结论 28
参考文献 28
致谢 29
附录 30
附录1：电路图 30 【摘要】：在现代，发展较快并且有着美好未来的锂离子电池技术被广大电池厂商和消费者所关注，锂离子电池在可携式电子产品中占有很大的比率。随着全球能源问题，世界各国把目光锁向锂离子动力电池，但是锂离子作为动力电池材料的应用还有很多不成熟的地方。多串锂离子电池的管理问题一直是困扰电池厂商们的难题，电池安全问题也给广大厂商带来较为严重的生命和财产问题，并且锂离子电池运用在轻型电动车上需要考虑到电池的使用寿命问题，而做出更完美的电池保护电路能延长电池的寿命，所以本文将从轻型电动车动力电池入手，分析锂离子电池性能和安全问题，并提出相应的控制电路和测试流程。设计所用OZ890芯片和BQ2060A芯片，都是在电池领域相对成熟的芯片，作者利用他们各自长处构成整个电池控制系统。
【关键词】：锂离子电池；轻型电动车动力电池；OZ890；BQ2060A
前言
中国经济的快速发展带来人民的生活水平不断提高，汽车已经成为很多家庭的出行工具，如果有一天，中国的人均拥有车辆数达到现在美国的水平，那么中国每年的汽油消耗量就将相当于目前中东地区产油量的两倍，这显然是供不应求的，所以当下我们必须着手解决这个问题。对此，电动自行车是目前较为理想的选择之一，一方面因为电动自行车在行驶时不会产生环境污染。并且我国的自行车拥有量相当大，号称自行车王国，这种情况比较符合我国的国情。从电动车的发展和产业化来看，电动自行车更符合中国国情，从居民平均收入水平和大众需求来看，电动自行车更容易普及和推广。从交通管理方面而言，我国有关部门规定，电动自行车可以不作为机动车使用。另一方面，轻型电动车用锂离子电池的开发对于锂离子电池用于大型车辆有着不可估量的作用，由于电动汽车用动力锂离子电池的技术瓶颈没有突破，导致其很难产业化。对此，山东润峰集团新能源科技有限公司系统事业部总经理林道勇表示：“电动汽车的撬动作用很差，基本是全额补贴，如电动汽车用电池若花5万元，国家就得补贴5万元。而电动自行车则不用100%补贴，只要补贴30%即可。换句话说，国家只要补贴30%就能把自行车用锂离子电池扶持起来。再将在电动自行车领域积累的成功经验逐步向电动车领域扩展，以点带面，最终达到动力锂离子电池在电动车上大规模应用的目的。”
对本设计而言，作者要完成的任务有:分析了解锂离子电池的性能并对其管理系统做出了硬件设计。课题主要分为三个阶段来完成，首先是对锂离子电池的性能的理解，这需要阅读大量的相关资料。接下来就是对电动自行车用锂离子电池组控制系统的硬件设计和均衡充电电路的设计。最后是对于锂电池安全和具体测试流程作介绍。这三部分组成了文章的框架。
第1章 绪论
第1.1节 动力电池
所谓动力电池，是指较大型、用作一些设备的驱动动力的化学电源。动力电池一般有如下特点：高能量和高能量密度、高功率、高安全可靠性、使用寿命长、成本低廉。
目前广泛使用的动力电池有：铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池、燃料电池。我们将对锂离子电池做详细的介绍。
第1.2节 电动自行车用锂离子电池
电动车发展的制约因素是与之配套的动力电池，电动自行车也不例外，动力电池同样是其发展的关键。目前我国电动自行车95%以上都使用铅酸电池。铅酸电池不仅存在污染问题，也使得电动自行车超重，产生相关安全问题。随着人们环保意识的不断提高和政府的限制，使用清洁、高效的锂离子动力电池是大势所趋。由于锂离子电池的安全问题，制约了它在动力电池方面的应用。事实上，锂离子电池的安全性和它的大小有密切关系。目前，小容量的锂离子电池已很好地用于各类小型电子设备。一部手机用的锂离子蓄电池的重量约25 g，要求发生安全事故的概率小于百万分之一，这是容易实现的，实际概率小于千万分之一。安全性是和锂离子电池储存的总能量成反比的，电动自行车用锂离子电池组的重量为2～5 kg，比手机电池高出了100 多倍。电动摩托车用电池组重量达15～25 kg，混合电动汽车用电池组重量在25～100k g，纯电动小轿车将用300～500 kg 的蓄电池，至于电动大巴或电动大货车的电池重量将是1500～2000 kg，比手机电池大了太多。随着电池储存能量的增加，电池体积也在增加，其散热性能变差，出安全事故的可能性大幅度增加。因此，将锂离子蓄电池做成动力电池，就必须提高其安全性能，目前动力电池是由多串单电池组成，找到适应的电池管理技术和充放电方法是解决安全问题的关键。单体电池愈大，要求达到的安全性指标也就愈高。如沿用手机电池常用的钴酸锂和石墨作为锂离子动力电池的正负极材料，电池大型化后的安全性难以得到保障，因此设计锂离子动力电池的保护电路重要性尤为突出。
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