更持久耐用的电动摩托车16S-17S锂离子电池组

大家好，小科来为大家解答以上问题。更持久耐用的电动摩托车16S-17S锂离子电池组这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

1、帖子中讨论的其他部分：BQ76940

2、随着快递服务需求的快速增长，电动摩托车因其电池容量大于电动自行车和滑板车而越来越受欢迎。

3、容量越大，行驶时间越长，有助于节省时间，实现更长距离的交付。

4、电动摩托车电池组有几种电压平台，最常见的是60V，一个电池组需要16S或17S锂离子电池。

5、为了获得更长的运行时间，需要解决三个设计挑战：

6、高精度电池电压采样，提高电池容量计算精度。

7、电池电压平衡。

8、系统电流损耗低，尤其是在待机模式下。

9、低电流损耗的16S-17S电池组的参考设计有助于解决上述设计问题。

10、它使用BQ76940电池监控器对电池组中下面15串电池的电压进行采样监控，使用双通道通用运算放大器LM2904B对上面两串电池的电压进行监控。

11、外部金属氧化物半导体场效应晶体管用于实现更大的电池平衡电流。

12、参考电池组设计的框图如图1所示。

13、图1:1:16S-17S电池组的框图

14、高精度电池电压采样

15、BQ76940直接监控下面15串电池，所以下面15串电池的电压精度直接由BQ76940决定。

16、25C时，3.2 V至4.6 V的典型电压采样精度为15mV。

17、如有必要，可通过额外校准进一步提高电压采样精度。

18、图2所示的分立电路决定了两个上部电池的精度。

19、图2:两个上部电池的分立电路图

20、以17串电池为例。

21、当Q25在线性模式下工作时，LM2904B的一个通道与P沟道MOSFET Q25、R89和R96一起作为负反馈电路工作。

22、放大器的负输入电压等于正输入电压，即16串电池的电压。

23、因此，通过在R89两端施加第17串单电池的电压而产生的电流流过Q25和R96并返回参考地，第16串单电池采样与此类似。

24、通过用模数转换器(ADC)测量ADC_16和ADC_17的电压，可以监测第16串和第17串单体电池的电压。

25、考虑到R89、R96、R87、R94和模数转换器基准电压源的容差，需要两点校准来获得更高的精度。

26、图3显示了两点校准的过程。

27、图3:两点校准过程

28、我在实验室校准后测试了第16节和第17节电池的电压精度。结果如图4所示。

29、精度达到2mV。

30、图4:16号和17号电池的电压精度(25C时)

31、电池均衡

32、由于第16节和第17节电池由分立电路监控，而下面15节电池由BQ76940监控，因此必须考虑对电池平衡的影响。

33、图5显示了主要的电流路径。

34、红色代表通用运算放大器的供电路径，绿色代表第17个电池串的电压采样路径，灰色代表第16个电池串的感测路径。

35、通用运算放大器的电源电流由整个电池组提供并流回参考地，因此它对整个电池组放电而不会引起不平衡。

36、第17节电池的电压采样路径也从整个电池组流回参考地，因此不会造成不平衡。

37、然而，第16串电池的电压采样路径从下第16串电池流回参考地，这将导致第17和下第16串电池之间的电压不平衡。

38、这种不平衡只有在检测到第16个电池组的电压时才会出现。

若要减少不均衡的影响，可以在不检测第16串电池的时候关闭Q21，并在计算不均衡影响时考虑Q21控制电路电流。

根据此处的分析，并假设电压采样周期为250ms，则此参考设计的不平衡电流应小于0.1 µA。

图5：分立电路电流路径图

低系统待机消耗

在先前撰写的文章“踏板动力解决方案：为电动自行车和电动摩托车提供耐久性更好的13S、48V锂离子电池组，我解释了如何用LM5164和系统级设计来降低待机模式下的系统级电流消耗。

45、现在，我想简单地讨论一下如何降低待机模式下分立电路的电流消耗。

46、待机模式下既不充电也不放电。

47、电池电压感应起到保护作用，通常可以通过增加空闲时间来降低频率。

48、为了减少待机模式下的功耗，您可以在不需要感测电压的情况下关闭电路。

图2中的解决方案使用P通道MOSFET Q20将电源切换到LM2904B，并由微控制器控制。

50、为了进一步降低电流，我增加了Q22和Q21，用来切断电池电压传感线路，从而节省更多的能量。

51、假设电压感应周期为250 ms，空闲时间为250 ms，则待机时的平均电流消耗将相当低。

52、图2所示的解决方案中的典型电流小于1 µA。

结论

总的来说，该参考设计提供了一个具有成本竞争力的电池组解决方案，覆盖高达17S的电池，是电动摩托车的理想选择。

55、该设计通过以下方式实现更长的运行时间：

提高电池电压采样精度。

减少待机模式下的电流消耗。

消除不均衡影响。

这种设计也适用于需要16S/48-V磷酸锂离子电池组的电信备用电池组。

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