深圳市可易亚半导体科技有限公司

国家高新企业

cn en

新闻中心

锂电池保护板起什么作用-锂电池保护板工作原理、主要作用详解-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2018-07-13 

分享到:

锂电池保护板

锂电池保护板是对串联锂电池组的充放电保护;在充满电时能保证各单体电池之间的电压差异小于设定值(一般±20mV),实现电池组各单体电池的均充,有效地改善了串联充电方式下的充电效果;同时检测电池组中各个单体电池的过压、欠压、过流、短路、过温状态,保护并延长电池使用寿命;欠压保护使每一单节电池在放电使用时避免电池因过放电而损坏。

成品锂电池组成主要有两大部分,锂电池芯和保护板,锂电池芯主要由正极板、隔膜、负极板、电解液组成;正极板、隔膜、负极板缠绕或层叠,包装,灌注电解液,封装后即制成电芯,锂电池保护板的作用很多人都不知道,锂电池保护板,顾名思义就是保护锂电池用的,锂电池保护板的作用是保护电池不过放、不过充、不过流,还有就是输出短路保护。



锂电池保护板起什么作用



锂电池保护板工作原理及技术参数

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。

锂电池保护板技术参数:

均衡 电流 :80mA(VCELL=4.20V时)

均衡起控点:4.18±0.03 V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

过放释放 :断开负载,并且各单体电池电压均高于过放门限;

过流释放 :断开负载释放

过温保护 :有接口,需安装可恢复性温度保护开关;

工作电流 :15A(根据客户选择)

静态功耗 :《0.5mA》

短路保护功能:能保护,断开负载可自恢复。

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

接口定义:该板的充电口与放电口相互独立,两者共正极,B-为连接电池的负极,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),特殊过流值可以按客户要求定制。


锂电池保护板的作用

电压保护

过充,过放,这要根据电池的材料不同而有所改变,这点看似简单,但要细节上来看,还是有经验学问的。过充保护,在我们以往的单节电池保护电压都会高出电池充饱电压50~150mV。但是动力电池不一样,如果你要想延长电池寿命,你的保护电压就选择电池的充饱电压,甚至还要比此电压还低些。比如锰锂电池,可以选择4.18V~4.2V。因为它是多串数的,整个电池组的寿命容量主要是以容量最低的那颗电池以准,小容量的总是在大电流高电压工作,所以衰减加快。而大容量每次都是轻充轻放,自然衰减要慢得多了。为了让小容量的电池也是轻充轻放,所以过充保护电压点不要选择太高。这个保护延时可以做到1S,防止脉冲的影响从而保护。

过放保护,也是与电池的材料有关,如锰锂电池一般选择在2.8V~3.0V。尽量要比它单颗电池过放的电压稍高点。因为,在国内生产的电池,电池电压低于3.3V后,各颗电池的放电特性完全不一,因此是提前保护电池,这样对电池的寿命是一个很好的保护。总的一点就是尽量让每一颗电池都工作在轻充轻放下工作,一定是对电池的寿命是一个帮助。过放保护延滞时间,它要根据负载的不同而有所改变,比如电动工具类的,他的启动电流一般都在10C以上,因此会在短时间内把电池的电压拉到过放电压点从而保护。此时无法让电池工作。这是值得注意的地方。

电流保护

它主要体现在工作电流与过电流使开关MOS断开从而保护电池组或负载。MOS管的损坏主要是温度急剧升高,它的发热也是电流的大小及 本身的内阻来决定的,当然小电流,对MOS没什么影响,但是大电流呢,这个就要好好做些处理了, 在通过额定电流时,小电流10A以下,我们可以直接用电压来驱动MOS管。大电流,一定是要加驱动,给MOS足够大的驱动电流。以下在MOS管驱动有讲到工作电流,在设计的时候,MOS管上不能存在超过0.3W的功率。计算工式:I2*R/N。R为MOS的内阻,N为MOS的数量。如果功率超过,MOS会产生25度以上的温升,又因它们都是密封的,就算有散热片,长时间工作时,温度还是会上去,因为他没地方可散热。当然MOS管是没任何问题,问题是他产生热量会影响到电池,毕竟保护板是与电池放在一起的。

过流保护(最大电流),此项是保护板必不可少的,非常关键的一个保护参数。保护电流的大小与MOS的功率息息相关,因此在设计时,要尽量给出MOS能力的余量。在布板的时候,电流检测点一定要选好位置,不能只接通就行,这需要经验值。一般建议接在检测电阻的中间端。还要注意电流检测端的干扰问题,因为它的信号很容易受到干扰。过流保护延时,它也是要根不同的产品做相应的调整。在此不多说了。

短路保护

严格来讲,他是一个电压比较型的保护,也就是讲是用电压的比较直接关断或驱动的,不要经过多余的处理。短路延时的设置也很关键,因为在我们的产品中,输入滤波电容都是很大的,在接触时第一时间给电容充电,此时就相当于电池短路来给电容充电。

温度保护

一般在智能电池上都会用到,也是不可少的。但往往它的完美总会带来另一方面的不足。我们主要是检测电池的温度来断开总开关来保护电池本身或负载。如果是在一个恒定的环境条件下,当然不会有什么问题。由于电池的工作环境是我们不可控的,太多太复杂的变化,因此不好选择。如在北方的冬天,我们定在多少合适?又如夏天的南方地区,又定多少合适?显然范围太宽不可控的因素太多,仁者见仁,智者见智的去选择了。

MOS保护

主要是MOS的电压,电流与温度。当然就是牵扯到MOS管的选型了。MOS的耐压当然要超过电池组的电压,这是必须的。电流讲的是在通过额定电流时MOS管体上的温升了一般不超过25度的温升,个人经验值,只供参考。MOS的驱动,也许会有的人会讲,我有用低内阻大电流的MOS管,但为何还有蛮高的温度?这是MOS管的驱动部分没有做好,驱动MOS要有足够大的电流,具体多大的驱动电流,要根据功率MOS管的输入电容来定。因此,一般的过流与短路驱动都不能用芯片直接驱动,一定要外加。在大电流(超过50A)工作时,一定要做到多级多路驱动,才能保证MOS的同一时间同一电流正常打开与关闭。因为MOS管有一个输入电容, MOS管功率,电流越大,输入电容也就越大,如果没有足够的电流,不会在短时间做出完整的控制。尤其是电流超过50A时,电流设计上更要细化,一定要做到多级多路驱动控制。这样才能保证MOS的正常过流与短路保护。MOS电流平衡,主要讲的是多颗MOS并起来用时,要让每一颗MOS管通过的电流,打开与关闭时间都是一致的。这就要在画板方面入手了,它们的输入输出一定要对称,一定要保证每一个管子通过的电流是一致这才是目的。

自耗电量

这个参数是越小越好,最理想的状态是为零,但不可能做到这一点。就是因为人人都想把这个参数做小,有很多人的要求更低,甚至离谱,我们想想,保护板上有芯片,它们是要工作的,可以做到很低,但是可靠性呢?应该是在性能可靠完全OK的情况下再来考量自耗电的问题。有些朋友也许进入了误区,自耗电分为整体的自耗电和每一串的自耗电。

整体自耗电,如果在100~500uA都是没什么问题的,因为动力电池的容量本身就很大。当然电动工具的另外分析。如5AH的电池,放电500uA,要放多久,因此对整个电池组来讲是很微弱的。每串自耗电才最关键的,这个也不可能为零,当然也是在性能完全可行情况下进行,但有一点,每一串的自耗电量一定要一致,一般每一串的差别不能超过5uA。这点大家应该知道,如果每一串的自耗电不一时,那么在长时间搁置下,电池的容量一定会产生变化的。

均衡

均衡这一块是此文章的论述的重点。目前最通用的均衡方式分为两种,一种就是耗能式的,另一种就是转能式的。A耗能式均衡,主要是把多串电池中某节电池的电量或电压高的用电阻把多余的电能损耗掉。它也分如下三种。

一,充电时时均衡,它主要是在充电时任何一颗电池的电压高出所有电池平均电压时,它就启动均衡,无论电池的电压在什么范围,它主要是应用在智能软件方案上。当然如何定义可以由软件任意调整。此方案的优点它能有更多的时间去做电池的电压均衡。

二,电压定点均衡,就是把均衡启动定在一个电压点上,如锰锂电池,很多就定在4.2V开始均衡。这种方式只是在电池充电的末端进行,所以均衡时间较短,用处可想而知。

三,静态自动均衡,它也可以在充电的过程中进行,也可以在放电时进行,更有特点的是,电池在静态搁置时,如果电压不一致时,它也在均衡着,直到电池的电压达到一致。但有人认为,电池都没工作了,为什么保护板还是在发热呢?

以上三种方式都以是参考电压来实现均衡的。但是,电池电压高不一定代表容量就高,也许截然相反。以下论述。其优点就是成本低,设计简单,在电池电压不一致时能起到一定的作用,主要体现在电池长时间搁置自耗引起的电压不一致。理论上是有微弱的可行性。缺点,电路复杂,元件多,温度高,防静电差,故障率高。

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。



联系方式:邹先生

联系电话:0755-83888366-8022

手机:18123972950

QQ:2880195519

联系地址:深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1


请搜微信公众号:“KIA半导体”或扫一扫下图“关注”官方微信公众号

请“关注”官方微信公众号:提供  MOS管  技术帮助