锂电池组由14个单体组成，充电上限限制电压为60V，放电下限限制电压为40.5V，平均放电电压为50V，平均放电电流为40A，温度保护门槛为110°C，均衡点为4.2V，最大充电电流为50A。
    此智能管理系统包括：过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护、温度保护等电路和基于上限充电电压的上均衡保护电路、基于下限放电电压的下限自锁电路以及电量显示电路等。在这个系统中，锂电池的电量显示电路非常重要：一方面由于锂电源为密封装置，电量显示可以提示用户还有多少能量可以利用；另一方面电量显示电路在电源出现低压时不仅向DSP控制器提出保护功能，而且还可以通过CAN总线向充电系统提出充电请求。
2 60V/50A锂电池充电系统设计
    所要设计的锂电池充电系统性能如下：
    (1) 采用限流转恒压充电方式；
    (2) 功率因数PF>0.97;
    (3) 交流输入电压范围：200V～240V;
    (4) 输出功率P_out＝3kW;
    (5) 直流输出浮充电压V_out=60V;
    (6) 最大充电电流I_max=50A。
    电路由两级构成，前级为PFC级，对输入进行功率因数校正，同时提升电压到380V；后级采用DC/DC" title="DC/DC">DC/DC方案，把电压从380V降到60V，并采用限流定压方式充电，其基本原理图如图2所示。

2.1 PFC级主电路设计
    有源功率因数校正电路，都是基于DC/DC拓扑的，原则上有Buck、Boost、反激、正激等多种结构。由于Boost电路具有电感电流连续、允许宽的输入电压范围、驱动电路容易等特性，因此被广泛地应用于功率因数校正电路中。本文设计的基于Boost拓扑的PFC主电路原理图如图3所示。

2.2 DC/DC主电路设计
    DC/DC电路的功能主要是将PFC主电路输出的380V直流电压转换成60V浮充电压，最高电流为50A输出。常用于大功率DC/DC变换器的电路有全桥和半桥电路，但这两种电路有如下缺点：
    (1)桥臂上、下开关管在不可预见的干扰下会产生直通短路，损坏开关管;
    (2)某一个开关管驱动脉冲丢失时，变压器原边会因偏磁而出现饱和现象;
    (3)两路驱动脉冲宽度不一致会导致变压器原边偏磁饱和。
    正激变换电路则避免了上述现象的发生，因此被广泛地应用于一些要求较高的开关电源中。本文设计的基于双管正激的DC/DC电路拓扑如图4所示。

2.3 控制电路设计
2.3.1 PFC级控制电路设计
    ML4824为PFC/PWM两级复合控制芯片。PFC级控制电路原理图如图5所示。图中，直流母线波信号经R2、R3、R4、C6、C7构成的二阶滤波网络成为输入电压前馈信号，同时母线波信号还经电阻R5成为输入电压波形采样信号。PFC级输出电压经R9、R17分压送到ML4824的电压误差放大器的输入端，这个信号与基准电压比较后成为电压误差信号。R1为输入电流采样电阻，采样的电流信号送到ISENSE脚。R8、C11、C12和R18、C16、C17分别构成电流误差放大器和电压误差放大器的补偿网络。

2.3.2 DC/DC控制电路设计
    ML4824既可以作为电压型PWM控制芯片，也可以作为电流型PWM控制芯片。本文将其应用为电流型PWM控制芯片控制DC/DC电路，控制原理图如图6所示。图中，输出电压经分压电阻采样后与TL431形成的基准电压进行比较，得到输出电压误差信号，经光耦隔离后送至芯片形成电压环；而通过R19采样的开关电流送至芯片形成电流环，从而构成双闭环调节。SQ为主电路开关管Q3的S脚。

    DC/DC电路实现限流定压方式充电就是指在充电初期限制一个最大充电电流(通过调节图6中电阻R19、R16来实现)，随着蓄电池正负极间电压逐渐升高，充电电流也随之减小，直至蓄电池充满，蓄电池正负极间电压等于电路输出电压，此时蓄电池处于浮充状态，待充一个阶段后DSP控制器检测其电流，当小于某个数值就关闭充电回路。
2.4 辅助电源设计
    对于整个系统而言，需要多路不同电压等级的直流电源，如DSP控制板需要5V、15V两路电源，同时还供霍尔电流传感器使用。综合成本和实用性两方面的考虑，选用TOPSWITCH反激式电源，其原理如图7所示。

3 实验
    图8为PFC控制电路不工作时的输入电压和输入电流波形，由于PFC电路没有工作，输入电流畸变很严重。

    图9为PFC控制电路工作后输入电压和输入电流波形，从图中可以看出，输入电流能够很好地跟踪输入电压波形，功率因数达到了0.99。

    图10为充电电路在恒流阶段的电流波形。从图中可以看出输出电流纹波很小。