由于單個鋰電池的電壓過小，為得到更大的工作電壓，一般需要將鋰電池串聯使用。電池組充電過程中，需要對每個電池的電壓情況進行實時監控，以保證每個電池工作在正常工作狀態下，避免發生過充現象，損壞鋰電池。

　　串聯鋰電池電池組中，各個鋰電池的基準電平不同。假設電池組中的電池電壓分別為a1 ， a2 ， ？，則對地第一節電池電壓為a1 ， 第二節電池電壓為a1 + a2 ， 以此類推。

　　在電壓監控中我們需要對各個電池的實時電壓進行比較，就必須設計一定的電路，將各個電池的電壓轉化到同一基準上。采取光耦隔離取樣的方法可以實現電平轉化，考慮到線性光耦價格是普通光耦的10 倍以上，出于工程中成本控制需要，將普通光耦線性化連接以實現電壓的采集和實時監控。

　　在如圖4 所示的單體電池電壓監控電路中，使用了同一型號同一批次的兩個普通光耦器件和兩個運算放大器。兩個光耦中，一個用于輸出，另外一個用于反饋。反饋用來補償發光二極管時間、溫度特性上的非線性。

　　圖4 電壓監控電路

　　在圖4 中：

　　其中： K1 ， K2 為電路中光耦U1 ，U2 的電流傳輸比。

　　由電路可知：

　　其中V bat 為電池兩端電壓。由于選用同一型號同一批次的光耦，所以電流傳輸比近似相等，即K1 = K2 。

　　所以，有：

　　從式（5） 可知，該測量電路的電壓增益只與電阻R1 ，R2 的阻值有關，與光耦的電流傳輸參數等無關，從而實現了對電壓信號的線性隔離。經如圖所示電路轉化后電池電壓被轉化為具有統一參考地的輸出電壓Vout 。

　　2. 4 部分分流控制電路

　　如圖5 分流控制電路所示，充電過程中，當某一單體電壓明顯高于組內其他電池時，CPU 將控制端口拉高，則Q1 導通，Q2 基極電位被拉低，Q2 導通，部分電能從旁路電阻R4 分流，降低該電池充電速率，從而實現電池組各單體電池充電速率同步。

　　其中Iequ 為旁路電阻R4 上所流過的電流，即均衡電流；P 為旁路電阻R4 上所消耗的功率；Ubat 為電池兩端電壓。

　　圖5 分流控制電路

　　均衡電流大小的選擇會直接影響充電器的性能。

　　電流大，充電器整體發熱量大，工作穩定性差。電流小，電壓調整幅度小，速率可調整幅度小。經反復實驗，當Iequ≈0. 1 Icharge 時，調整能力和發熱量達到最佳平衡狀態。

　　由于充電時Ubat 的范圍為3~4 V ，該充電電池標稱容量為2 000 mAh ，最大充電電流為2 A. 綜合上面因素，R4 選擇將兩個47 Ω 電阻并聯。

　　3 結束語

　　由于單體鋰電池在制造工藝、工作環境等方面的差別，會造成鋰電池組串聯充電的不平衡性。運用部分分流法設計的能耗型鋰電池組均衡充電器，良好地解決了電池組充電的不平衡問題。有效地防止過充現象，提高了鋰電池使用的安全性，增加了電池組的充電容量，延長了鋰電池組的使用壽命。經過反復試驗，選擇最適參數，控制了發熱量，保證了充電器的長期穩定工作。在設計過程中，充分考慮了實際生產的需求。在保證實用性和可靠性的前提下，簡化設計，選擇常用器件，提高了性價比，具有良好的應用前景。