现阶段，锂电池被广泛应用在便携式设备中。锂电池管理系统的电池容量不大，管理系统相对简单，一般不涉及复杂的均衡等问题。因此，基于专用芯片在一定外围电路的配合下，能够实现锂电池的充放电管理和保护功能，完全满足便携式设备的需要，同时有效控制了设备的体积和成本，深受设备厂家的欢迎。目前的芯片有的能够单独使用，实现充放电保护功能；也有的带微机控制接口，能够与处理设备协同工作，实现复杂功能。
一、锂离子充放电特性
一般情况下，锂离子电池都是恒流转恒压充电模式，充电开始为恒流阶段，电池的电压较低，在此过程中，充电电流稳定不变。随着充电的继续进行，电池电压逐渐上升到4.2V，此时充电器应立即转入恒压充电，充电电压波动应控制在1%以内，充电电流逐渐减小。如果电流下降到某一范围，就会进入到涓流充电的阶段。涓流充电也称维护充电，在维护充电状态下，充电器以某一充电速率给电池继续补充电荷，最后使电池处于充足状态。锂离子在电池放电时，为了避免过大的电流会导致内部发热，而造成电池永久性的伤害，放电电流不能过大。电池电压也不能低于放电终止电压后，否则将继续放电，将产生过放电现象，这也会造成电池永久性损坏。在不同的放电率下，电池电压的变化有很大的区别。放电率越大，就会导致剩余容量下的电池电压越低。当充放电电流为0.05C时，充电至3.9V时充入84%的电量，理论上在3.9V时应该有84%的带电量。当充放电电流为0.5C时，充电至3.9V时充入71%的电量，理论上在3.9V时应该有71%的带电量，但放电曲线显示3.9V时放出容量12%，即带电量为12%，存在17%左右的偏差。在充放电过程中，由于极化内阻的存在，充放电截止瞬间电压与实际电压间就会产生一定的偏差，且充放电电流越大，偏差越大。电流越大，充电速度越快，但是电池也有内阻，电流过大，根据焦耳定律Q=I2Rt会引起电池发热，容易引起电池爆炸，电池上一般有保护电流限制限流过大。
二、锂离子充电放电原理
锂离子在进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子在电场的作用下就会经过电解液运动到负极。作为负极的碳呈层状结构有比较多的微孔，能够到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，就会产生更多的充电容量。锂离子电池在进行放电时，就会导致嵌在负极碳层中的锂离子脱出，并且又运动回到正极，回到正极的锂离子越多，就会导致放电容量越高。电池容量是放电容量，等于放电电流和放电时间的乘积。在锂离子电池的充、放电过程中，锂离子处于从正极到负极再回到正极的运动状态。目前锂电池公认的基本原理是"摇椅理论"。锂电池的充放电并非通过传统的方式实现电子的转移，而是通过锂离子在层状物质的晶体中的出入，从而可以发生能量的变化。锂离子电池的特性是通过其充放电过程中端电压的变化反映出来的。电池端电压的变化间接体现了电池的充放电容量、内阻、表面升温、充放电平台、电极极化程度、寿命等指标随时间变化的规律。因此，充放电电压特性一致的电池在电化学特性上具有很好的一致性。
三、锂离子电池充放电对寿命的影响
锂电池每一个“充电—放电”过程，称为一个充电循环。锂电池从工作开始，每个循环后的容量都会出现轻微下降，这是由电池的电极材料的性质决定的。按照国家标准，当容量下降到额定容量的60%时，即认为电池寿命结束。通常锂电池寿命不小于500次循环，就是指500次充电循环后，容量不小于额定容量的60%。依一般的电池使用三天一充。这样电池的寿命应在4年。锂离子电池的最佳使用环境温度在10℃—30℃之间，在这个范围内使用，对电池的工作性能和使用寿命都比较好，在过冷或过热的环境中使用，都不利于手机电池发挥出最大效能，不会达到最长的通话或待机时间。同理，在给锂离子电池充电时，环境温度也不宜过高或过低。温度过低会导致充电时间延长；温度过高影响电池的使用寿命。超常时间充电和完全用空电量会造成过度充电和过度放电，将对锂离子电池的正负极造成永久的损坏，从分子层面看，过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷，过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去，而使得其中一些锂离子再也无法释放出来。这也是锂离子电池为什么通常配有充放电的控制电路的原因。锂离子电池一般都带有管理芯片和充电控制芯片。其中管理芯片中有一系列的寄存器，存有容量、温度、ID、充电状态、放电次数等数值。这些数值在使用中会逐渐变化。使用说明中的"使用一个月左右应该全充放一次"的做法主要的作用应该就是修正这些寄存器里不当的值，使得电池的充电控制和标称容量吻合电池的实际情况。
四、锂离子电池充放电管理电路的设计
将储能支路定义为储能系统的最小组成单元，由一台储能变流器、电池堆和电池管理系统构成。电池堆是储能支路的核心单元，由单体电池的串并联组合构成，即传统意义上的电池成组，设计中需要满足一定的原则以兼顾电池连接的安全可靠性以及电池管理监控的方便合理性。
（一）专用芯片选择
采用电池电压监测芯片LTC6803，LTC6803在13ms内能够完成所有单体电压数据，采集过后数据通信速率能够达到1Mhz，芯片内部集成12位ADC，通过读取寄存器相应的标志位，能够自动检测电池过压与欠压状态，同时LTC6802有自带均衡控制引脚，最大共模电压能够达到60V，同时采集12节锂电池电压。
（二）电池选择及其电池系统结构
系统选用NCR18650B电池，容量可达3400mah，电压的标称为3.7V，充满后是4.2V，放完电为2.75V，可以反复充放1000次以上，内阻很小，电池的利用率较高。但是，电池单体宜用恒流-恒压充电方式，充电电流最大不超过2.38A，典型充电电流是1.62A，充电电压不应超过4.2V，充电时环境温度范围：0-40℃，放充电电流最大不超过4.87A，放电电压不低于2.5V，放电时环境温度-20-60℃。結合变流器电压、充放电功率、NCR18650B电池特性和电池电压监测芯片LTC6803的特性。电池单体数量总计2400颗，电池系统结构确定为24串，25并，4组，一个BMS从机监控24个电池单体，如图1所示为整体系统结构简图。电池系统额定电压为355.2V，正常工作时电压范围为：264-403.2V，充电电流40.5A，充电功率14kW。放电电流最大为121.75A。最大放电功率43kW。
结语:
综上所述，锂离子电池是新型化学电源的一种，比传统电源更多的优点，可以被广泛研究用于大型电动设备。未来的锂离子电池将会具有更高的能量密度，更小的体积和更轻的重量。随着对锂离子电池的深入研究，锂离子电池充放电管理电路的设计会更加完善，对电池各种参数的了解将越来越多也越来越精确。
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