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电池保护板-锂电池保护板工作原理以及选用注意选项-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2017-11-06 

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锂电池保护板

电池能正常工作,很大程度上得益于保护板,因而保护板也有电池保护神之称.

锂电池保护板

锂电池保护板的工作原理

锂电池保护板主要由维护IC(过压维护)和MOS管(过流维护)构成,是用来保护锂电池电芯安全的器材。锂电池具有放电电流大、内阻低、寿数长、无回忆效应等被人们广泛运用,锂离子电池在运用中禁止过充电、过放电、短路,不然将会使电池起火、爆破等丧命缺陷,所以,在运用可充锂电池都会带有一块维护板来维护电芯的安全。

1、电压保护能力

过充电保护板:保护板有必要具有防止电芯电压超越预设值的才干过放电维护:保护板有必要具有防止电芯电压底于预设值的才干。

2、电流能力

(过流保护电流,短路保护)

保护板作为锂电芯的安全保护器材,既要在设备的正常作业电流规模内,能可靠工作,又要在当电池被意外短路或过流时能迅速动作,使电芯得到保护。

3、导通电阻

定义:当充电电流为500mA时,MOS管的导通阻抗。

由于通讯设备的工作频率较高,数据传输要求误码率低,其脉冲串的上升及下降沿陡,故对电池的电流输出能力和电压稳定度要求高,因而保护板的MOS管开关导通时电阻要小,单节电芯保护板通常在<70mΩ,如太大会导致通讯设备作业不正常,如手机在通话时突然断线、电话接不通、噪声等现象。

4、自耗电流

定义:IC作业电压为3。6V,空载状况下,流经保护IC的作业电流,一般极小。

保护板的自耗电流直接影响电池的待机时刻,通常规则保护板的自耗电流小于10微安。

5、机械功能、温度适应能力、抗静电能力

保护板有必要能通过国标规则的轰动,冲击实验;保护板在40到85度能安全工作,能经受±15KV的非触摸ESD静电测验。

6、锂电池技术参数

均衡电流 :80mA(VCELL=4.20V时)

均衡起控点:4.18±0.03 V 锂电池保护板原理图

过充门限 :4.25±0.05 V (4.30±0.05 V可选)

过放门限 :2.90±0.08 V (2.40±0.05 V可选)

过放延时 :5mS负载开释

过温维护 :有接口,需装置可康复性温度保护开关;

工作电流 :15A(依据客户选择)

静态功耗 :<0.5mA

短路保护功用:能保护,断开负载可自恢复。

主要功用:过充保护功用,过放保护功用,短路保护功用,过流保护功用,过温保护功用,均衡保护功用。

接口定义:该板的充电口与放电口彼此独立,两者共正极,B-为衔接电池的负极,C-为充电口的负极;P-为放电口的负极;B-、P-、C-焊盘均是过孔式,焊盘孔直径均为3mm;电池各充电检测接口以DC针座形式输出。

参数说明:最大工作电流和过流保护电流值的配置,单位:A(5/8,8/15,10/20,12/25,15/30,20/40,25/35,30/50,35/60,50/80,80/100),特别过流值能够按客户要求定制.

7、锂电池功能测验

1、 I2C材料写入及核对,如O2、DS、TI、及各家MCU计划等

2. 写入生产日期(当天日期)和系列号--- Write Serial Number and Manu date

3. 补白:SMBUS,I2C,HDQ通信口等;

3.开路电压测验:测量加载电压后,MOS管是否能正常翻开;

4. 带载电压测验:测量维护板的带载才干,然后反响维护直流阻抗

5. VCC电压测量(芯片的作业电压是否正常)

6. 芯片的作业频率测量(芯片的作业晶振频率)

7. 导通电阻测量(MOS管及FUSE阻值测量);

8. 辨认电阻—IDR测量;

9. 热敏电阻---THR;

10. 正常状况的静态功耗电流&休眠静态功耗(sleep)

11、关断状况的(Shout Down)静态功耗电流;

12. 单节电池过充保护测验(COV):

A、保护下限:测验保护板是否提前保护,影响电池容量值;

B、保护上限:测验保护板是否有保护,影响电池的安全性;

C、保护延时刻上、下限:保护延时刻是否在规划规模;

D、恢复测验:保护后,是否能恢复,联系电池能否再次运用问题。

13. 单节电池过放保护测验(CUV);

A、保护值上下限:一个是,电池能否放到最底值,容量能否彻底放出来,一个是必定要保护,不然影响电池的寿数;

B、保护延时刻:保护延时刻是否在规划规模,

C、恢复值、恢复时刻:保护后,是否能恢复,联系电池能否再次运用问题。

14.PACK电池过压保护测验(POV)保护值、保护延时刻、恢复值、恢复时刻(如果有测COV,POV不必测,一般比较不主张只测POV,由于总组的POV即便有保护,并不代表每一节的都能够保护,万一有某一节不保护了,那就很风险。)

15. PACK电池低压保护测验(PUV);保护值、保护延时刻、恢复值、恢复时刻;原理同CUV,CUV有测CUV,可不测PUV,理由同POV;

16. 充电过流保护(OCCHG);

A、保护值上下限:电流太小,关系充电时刻,电流过大,关系电池寿数;

B、保护延时刻:关系电池发热堪至烧维护板问题;

C、恢复值、恢复时刻:电池的再次运用;

17. 放电过流保护(OCDSG);

A、保护值上下限:显得优为重要,下限,不能提前保护,不然影响功率,车跑不快、电动工具转不动等,上限必定维护,不维护导至烧电机、电池发热等问题;

B、保护延时刻上下限:这个也比较重要,下限不保护,如果提前保护了,电动工具,会导致旋不紧;上限不保护,可能导致烧电机、电池发热等问题;

C、恢复值、恢复时刻:影响电池再次运用;

18. 堵转电流测验;保护值、保护延时刻、恢复值、恢复时刻(电动工具应该是适当重要)

19. 短路保护测验--- (Short circuit protection),一般比较难测验,会危害保护器材

20. 充电过温保护测验及恢复测验;

21. 放电过温保护测验恢复测验;

22. 充电过低温保护测验恢复测验;

23. 放电过低温保护测验恢复测验;

24. 预充测验---UDPPC; 过放保护:当电池电快要用完时,电压到一个要求的最低值,保护板也会封闭,不能在放电了,产品因而会主动关机,构成的一种过放保护效果。

过充保护:在给产品充电时,电压到达电池最高电压(4.2V)时,保护板就会主动断电封闭,显现充溢不在继续充电了。构成的一种过充保护效果。

短路保护:当电池不小心短路时,保护板会在几毫秒内主动封闭,不会在通电,这时就是正负极碰到一块也没事,构成的一种短路保护不会引起爆破事件发作。

过电流保护:当电池放电时,保护板会有一个最大的约束电流,不同产品是不一样的,当放电超越这个电流保护板也会主动封闭。

8、锂电池维保护板选择事项

1:锂电池类型和容量选择

首要要依据自己电机功率(需求实践功率,一般骑行速度会对应一个相应实践功率)来核算电池需求供给的继续电流。比方电机继续电流20a(48v下1000w电机),那么就需求电池能够长时刻供给20a电流而温升很低(哪怕夏日外面35度温度,电池温度也最好操控在50度以下)。别的如果48v下20a电流,超压一倍(96v,比方ecpu3档)后继续电流到50a左右。如果喜爱长时刻超压运用,那么请选用能继续供给50a电流的电池(仍是留意温升问题)。这儿的电池继续电流不是商家标称的电池放电才干。商家标称几C(或几十几百安培)都是电池放电才干,而真的在这种电流下放电,电池发热很严峻的,如果不做好散热,电池寿数会很短。(而我们电动车运用电池环境是电池扎堆排放,根本不留空隙,包的很严实,更别提怎样做好强行风冷散热了)。我们的运用环境很恶劣。电池放电电流需降额运用。评估电池放电电流才干就是看这个电流下电池对应温升是多少。

这儿论说的仅有准则其实是运用进程中电池的温升(高温是锂电寿数死敌)。最好电池温度操控在50度以下。(20-30度之间最好)。这也意味着如果是容量型锂电(操控在0.5C以下放电),供给20a的继续放电电流需求40ah以上容量(当然最主要是要看电池内阻)。如果是动力型锂电,依照1C继续放电是正常的。哪怕A123超低内阻动力型锂电,也平常最好在1C放电(不超越2C为好,2C放电其实只能放半个小时就没电了,没太大运用价值)。容量选择就看车子存放空间巨细,个人开销预算,希望车子活动规模巨细等要素。(小容量的一般有必要动力型锂电)

2:电池的选择拼装

串联运用锂电的大忌是电池自放电严峻不均衡。只需我们都一样不均衡没联系,问题是这种状况是急不稳定状况,好的电池自放电很小,要坏的电池自放电很大,自放电不小不大的状况一般是由好转坏的状况,这个进程是不稳定的。所以需求把自放电大的电池选择出来,只留自放电小的电池配组(一般合格品自放电都小,厂家是测量过的,问题是很多不合格品流入商场)。

在自放电小的基础上,选择容量邻近的串联。即便容量不邻近也不会影响电池寿数,可是会影响整组电池的可用容量,比方15个容量是20ah,只1个是18ah,那么这组电池总容量只能是18ah。用到最终会是这个电池没电了,维护板要维护了,整组电池电压还比较高(由于其它15个电池电压是正常的,还有电)。所以整组电池的放电维护电压凹凸能看出整组电池容量是否一起(条件是整组电池满电的时分有必要每个电芯都充溢电了)。总归,容量凹凸不均衡不影响电池寿数,仅仅影响整组容量,所以尽量选择容量邻近的拼装。

拼装电池有必要做到电极间良好的欧姆触摸电阻。就是电线和电极触摸电阻越小越好,不然触摸电阻大电极会发热,这个热量会顺着电极传递给电芯内部影响电池寿数。当然拼装电阻大的体现就是相同放电电流下电池组压降大。(压降一部分是电芯内阻,一部分是拼装的触摸电阻和电线电阻)

3:保护板选择及充放电运用事项

(数据针对磷酸铁锂电池,一般3.7v电池原理相同,仅仅数据不同)

保护板意图是用来保护电池防止过充电和过放电,防止大电流损坏电池,而且满电时做电池电压均衡(均衡才干一般都比较小,所以如果有自放电大的电芯保护板是很难均衡的,也有任何状况都做均衡的保护板,就是从开端充电就做均衡,好像很少)。

为了电池组寿数,主张任何时分电池充电电压都不要超越3.6v,意味着维护板保护动作电压不高于3.6v,均衡电压主张3.4v-3.5v(每个电芯3.4v现已充进大于99%电量了,指的停止状况,大电流充电时电压会升高)。电池放电保护电压一般2.5v以上就能够(2v以上问题不大,一般很少有时机用到彻底没电,所以这个要求不高)。

充电器主张最高电压(最终一步充电能够为最高恒压充电形式)为3.5*串数,比方16串的为56v左右。平常充电能够每节均匀3.4v截止充电(根本充溢了),这样电池寿数有保证,可是由于保护板还没开端均衡,如果电芯有自放电大的,会随着时刻推移,体现为整组容量逐步下降。所以还需求定时(比方每周)把电池每节充到3.5v-3.6v并坚持几个小时(只需均匀大于均衡发动电压就能够了),自放电越大,均衡需求时刻越长,自放电过大的电芯现已很难均衡,需求除掉。所以选择保护板的时分,尽量选择3.6v过压维护的,3.5v左右发动均衡的。(商场上大部分是3.8v以上过压维护,3.6v以上发动均衡)。其实选择适宜均衡发动电压比维护电压还重要,由于最高电压能够靠调节充电器最高电压约束(就是平常让维护板没时机做高压维护),但如果均衡电压高了,电池组没时机均衡(除非充电电压大于均衡电压,但这样影响电池寿数),电芯因自放电容量会慢慢下降(自放电为0的抱负电芯是不存在的)。

保护板继续放电电流才干。这个是最不好谈论的东西。由于单说维护板限流才干没含义。比方一个75nf75管你让它继续通过50a电流(这时发热功率大概30w左右,同口板至少2个串联60w),只需有散热片满意散热是没问题的。能够一向坚持在50a乃至更高不烧管。可是你不能说这个保护板能继续50a电流。由于我们的保护板大多都放在电池盒里边和电池离的很近,乃至是近靠着。所以这么高温度会导热电池升温,问题来了,高温是电池的死敌。

所以保护板的运用环境决议了如何选择限流巨细(而不是保护板自身电流才干)。如果是把保护板从电池盒拿出来,那么几乎随便一个带散热片的保护板都能搞定50a继续电流乃至更高(这时只考虑保护板才干,不必忧虑温升给电芯带来危害)。下面说说我们常用环境,就是和电池在同一个密闭空间里。这时保护板的最大发热功率最好操控在10w以下(如果是小保护板需求5w以下,大体积保护板能够10w以上,由于自身散热好,温度不会太高),至于多少适宜,主张继续电流时整个板子最高温度不超越60度(50度以下最好)。理论上保护板温度越低越好,对电芯越没影响。

同口板由于充电电mos串联,所以相同状况比异口板发热翻倍,为了相同发热,只要管子数量高4倍(相同类型mos条件下)。 我们核算一下,假设50a继续电流,那么mos内阻为2毫欧姆(需求5个75nf75管才干得到这个等效内阻),发热功率是50*50*0.002=5w。这时是能够的(其实2毫欧姆内阻的mos电流才干100a以上都没问题,但发热大)。如果是同口板,需求4个2毫欧姆内阻mos(每2个并联内阻为1毫欧姆,再串联,总内阻等于2毫欧姆.如果用75管,需求总数量20只)。100a继续电流答应发热功率10w的话,需求内阻为1毫欧姆的管子(当然能够通过mos并联得到相同等效内阻),如果异口板数量仍是4倍,如果100a继续电流仍最高答应5w发热功率,那么只能用0.5毫欧姆管子,相对于50a继续电流需求数量4倍mos才干相同发热量)。所以在运用维护板时,为了下降温度,选用内阻小的板子,如果内阻现已断定那么请尽量让板子和外界散热好点。选择维护板别听卖家忽悠的继续多少电流才干,就问保护板放电回路总内阻是多少就能够自己算了(问用的什么类型管子,用了多少数量,自己查内阻核算)。笔者感觉如果真的在卖家标称继续电流下放电,保护板温升应该比较高。所以最好降额选择保护板。(说50a继续,你用到30a就好了,需求50a继续的,最好买80a标称继续的)。运用48v ecpu的用户,主张选择保护板总内阻不大于2毫欧姆。

同口板和异口板差异:同口板是充放电同一根线,充电和放电都受保护。

异口板是充电线和放电线独立,充电口只充电时保护过充,如果从充电口放电则不维护(可是彻底能放电,不过充电口电流才干一般比较小)。放电口是放电时保护过放,如果从放电口充电则不保护过充(所以ecpu的反充电对异口板来说是彻底能用的。而且反充进的能量绝比照运用的少,所以不必忧虑因反充电电池过充了。除非刚充溢电出门,立便是几公里的下坡,这样一向发动eabs反充电真有可能把电池搞过充,这种状况根本不存在),不过正常运用充电绝对不能从放电口充电,除非自己一向监控充电电压(比方暂时路旁边紧急大电流充电,能够从放电口充电,不需求充溢就继续骑行,不必忧虑过充)

算好你的电机最大继续电流,选择适宜容量或动力的电池能满意这个继续电流而温升得到操控,选维护板内阻越小越好。维护板过流维护其实只需求短路维护等非正常运用维护就好了(千万别想通过维护板限流来约束操控器或电机需求电流)。由于如果你电机需求50a电流,你非用维护板限流40a,会导致常常维护,操控器俄然断电反而简单坏操控器。(我的4组电池装车一年半了,从没有一次时机因大电流放电维护板维护过,由于线路没短路过,而且大电流时往往空开就直接跳掉了,保护板一般答应瞬间大电流)。

9、锂电池保护板注意事项

1、不要把电容式锂电池放在口袋里

如果你要随身携带备用电池,请确保它们没法儿意外漏电;如果邻近有什么导电终端会使你的电池发作点意外,适当好是采纳一个防范措施来保证你的人生安全。一些电子烟厂商会在随配的套装里附赠一个电池的硅胶或许其他绝缘体的维护套,用这个把暴露的电池极彼此阻隔开来,防止它们之间发作磕碰,然后防止意外的爆破事端。究竟这玩意儿并不是放兜里就会随时爆破的,关键看你怎样放?

2、如果电容式锂电池外包有异,请不要运用它

常常查看电池的外包壳,尽管这是一层包装壳,却起到保护电池的效果。随着长时间地充电和插拔,会不可防止地危害到电池的外壳。所以要定时查看电池的外包装,发现有洼陷或不明液体渗漏时,就得留意了,这样的电池千万不能再用,赶紧换电池,防止电池漏液发作爆破~实在是无法用肉眼区分电池的好坏时,电池检测仪来帮你!

3、不要由于它酷,你就运用它

我们都知道,部分动手能力强的玩家总喜欢标新立异,追求一些与众不同的设备,于是混合在一起的配件并未经过相关仪器的安全监测,当中的细小误差虽说不大,但有时也会成为导致电子烟爆炸的元凶。所以并不推荐!

锂离子电池发生故障的典型模式是,电解质被加热至沸点,电池的内部压力升高到一个点,以至电池顶部的封口板破裂,压力突然释放冲出电池的密封端。

总结:

锂电运用需求操控最高温度(大电流放电引起的温升或和环境一起引起的),操控最高充电电压和最低放电电压(用保护板和充电器合作完成)。平常不必时最好使电池呆在渠道电压(磷酸铁锂3.25-3.3v左右)。

保护板的内阻越低越好,越低越不发热。保护板限流巨细是靠康铜丝取样电阻决议的,但继续电流才干是mos决议的(由于mos内阻决议温升)。


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