图

1  锂电池充电曲线

　　

1. 2 锂电池组充电特性

　　在动力电池组中由于各单体电池之间存在不一致性。连续的充放电循环导致
的差异，将使某些单体电池的容量加速衰减，串联电池组的容量是由单体电池
的最小容量决定的，因此这些差异将使电池组的使用寿命缩短。造成这种不平衡
的主要原因有：
　　

●电池制作过程中，由于工艺等原因，同批次电池的容量、内阻等存在差异；

　　

●电池自放电率的不同，经长时间积累，造成电池容量的差异；

　　

●电池使用过程中，使用环境如温度、电路板的差异，导致电池容量的不平

衡。
　　

1. 3 充电方案选择

　　为了减小不平衡性对锂电池组的影响，在充电过程中，要使用均衡电路。
　　目前对于锂电池组进行均衡管理的方案主要有

2 种，能耗型和回馈型。能耗

型是指给各个单体电池提供并联支路，将电压过高的单体电池通过分流转移电
能达到均衡目的。回馈型是指通过能量转换器将单体之间的偏差能量馈送回电池
组或电池组中的某些单体。
　　理论上，当忽略转换效率时，回馈不消耗能量，可实现动态均衡。但由于回
馈型设计控制方法复杂，制造成本较高，本充电器采用能耗型设计。
　　能耗型按能量回路处理方式又可以分为断流和分流。断流指在监控单体电压
变化的基础上，满足一定条件时把单体电池的充电回路断开，充电电流完全通
过旁路电阻。通过机械触点或电力电子部件组成的开关矩阵，动态改变电池组内
单体之间的连接结构。而分流并不断开工作回路，而是给每只电池增加一个旁路
电阻，当某单体电池高于组内其他电池时，将充电电流的全部或一部分导入旁
路电阻。从而实现对各个单体电池的均衡充电。

 由于动力锂电池组功率较大，在

综合考虑充电效率，热管理等方面因素之后，我们使用部分分流法为充电器的
设计方案。
　　

2  系统设计及分析

　　

2. 1  系统整体结构

　　如图

2 系统框图所示，工频交流电通过开关电源转化为 18 V/ 5 A 的直流电

输出给升压电路，升压电路根据

CPU 的控制信号为电池组充电提供一定的充电

电流，电压监控电路将电池的实时电压情况反馈给

CPU ,CPU 通过升压电路实

现对电池组整体充电电压、电流的控制。通过均衡电路实现各个单体电池充电速
率调整，以保证整个电池组充电的一致性。