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電池保護板-鋰電池保護板工作原理以及選用注意選項-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2017-11-06 

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鋰電池保護板

電池能正常工作,很大程度上得益于保護板,因而保護板也有電池保護神之稱.

鋰電池保護板

鋰電池保護板的工作原理

鋰電池保護板主要由維護IC(過壓維護)和MOS管(過流維護)構成,是用來保護鋰電池電芯安全的器材。鋰電池具有放電電流大、內阻低、壽數長、無回憶效應等被人們廣泛運用,鋰離子電池在運用中禁止過充電、過放電、短路,不然將會使電池起火、爆破等喪命缺陷,所以,在運用可充鋰電池都會帶有一塊維護板來維護電芯的安全。

1、電壓保護能力

過充電保護板:保護板有必要具有防止電芯電壓超越預設值的才干過放電維護:保護板有必要具有防止電芯電壓底于預設值的才干。

2、電流能力

(過流保護電流,短路保護)

保護板作為鋰電芯的安全保護器材,既要在設備的正常作業電流規模內,能可靠工作,又要在當電池被意外短路或過流時能迅速動作,使電芯得到保護。

3、導通電阻

定義:當充電電流為500mA時,MOS管的導通阻抗。

由于通訊設備的工作頻率較高,數據傳輸要求誤碼率低,其脈沖串的上升及下降沿陡,故對電池的電流輸出能力和電壓穩定度要求高,因而保護板的MOS管開關導通時電阻要小,單節電芯保護板通常在<70mΩ,如太大會導致通訊設備作業不正常,如手機在通話時突然斷線、電話接不通、噪聲等現象。

4、自耗電流

定義:IC作業電壓為3。6V,空載狀況下,流經保護IC的作業電流,一般極小。

保護板的自耗電流直接影響電池的待機時刻,通常規則保護板的自耗電流小于10微安。

5、機械功能、溫度適應能力、抗靜電能力

保護板有必要能通過國標規則的轟動,沖擊實驗;保護板在40到85度能安全工作,能經受±15KV的非觸摸ESD靜電測驗。

6、鋰電池技術參數

均衡電流 :80mA(VCELL=4.20V時)

均衡起控點:4.18±0.03 V 鋰電池保護板原理圖

過充門限 :4.25±0.05 V (4.30±0.05 V可選)

過放門限 :2.90±0.08 V (2.40±0.05 V可選)

過放延時 :5mS負載開釋

過溫維護 :有接口,需裝置可康復性溫度保護開關;

工作電流 :15A(依據客戶選擇)

靜態功耗 :<0.5mA

短路保護功用:能保護,斷開負載可自恢復。

主要功用:過充保護功用,過放保護功用,短路保護功用,過流保護功用,過溫保護功用,均衡保護功用。

接口定義:該板的充電口與放電口彼此獨立,兩者共正極,B-為銜接電池的負極,C-為充電口的負極;P-為放電口的負極;B-、P-、C-焊盤均是過孔式,焊盤孔直徑均為3mm;電池各充電檢測接口以DC針座形式輸出。

參數說明:最大工作電流和過流保護電流值的配置,單位:A(5/8,8/15,10/20,12/25,15/30,20/40,25/35,30/50,35/60,50/80,80/100),特別過流值能夠按客戶要求定制.

7、鋰電池功能測驗

1、 I2C材料寫入及核對,如O2、DS、TI、及各家MCU計劃等

2. 寫入生產日期(當天日期)和系列號--- Write Serial Number and Manu date

3. 補白:SMBUS,I2C,HDQ通信口等;

3.開路電壓測驗:測量加載電壓后,MOS管是否能正常翻開;

4. 帶載電壓測驗:測量維護板的帶載才干,然后反響維護直流阻抗

5. VCC電壓測量(芯片的作業電壓是否正常)

6. 芯片的作業頻率測量(芯片的作業晶振頻率)

7. 導通電阻測量(MOS管及FUSE阻值測量);

8. 辨認電阻—IDR測量;

9. 熱敏電阻---THR;

10. 正常狀況的靜態功耗電流&休眠靜態功耗(sleep)

11、關斷狀況的(Shout Down)靜態功耗電流;

12. 單節電池過充保護測驗(COV):

A、保護下限:測驗保護板是否提前保護,影響電池容量值;

B、保護上限:測驗保護板是否有保護,影響電池的安全性;

C、保護延時刻上、下限:保護延時刻是否在規劃規模;

D、恢復測驗:保護后,是否能恢復,聯系電池能否再次運用問題。

13. 單節電池過放保護測驗(CUV);

A、保護值上下限:一個是,電池能否放到最底值,容量能否徹底放出來,一個是必定要保護,不然影響電池的壽數;

B、保護延時刻:保護延時刻是否在規劃規模,

C、恢復值、恢復時刻:保護后,是否能恢復,聯系電池能否再次運用問題。

14.PACK電池過壓保護測驗(POV)保護值、保護延時刻、恢復值、恢復時刻(如果有測COV,POV不必測,一般比較不主張只測POV,由于總組的POV即便有保護,并不代表每一節的都能夠保護,萬一有某一節不保護了,那就很風險。)

15. PACK電池低壓保護測驗(PUV);保護值、保護延時刻、恢復值、恢復時刻;原理同CUV,CUV有測CUV,可不測PUV,理由同POV;

16. 充電過流保護(OCCHG);

A、保護值上下限:電流太小,關系充電時刻,電流過大,關系電池壽數;

B、保護延時刻:關系電池發熱堪至燒維護板問題;

C、恢復值、恢復時刻:電池的再次運用;

17. 放電過流保護(OCDSG);

A、保護值上下限:顯得優為重要,下限,不能提前保護,不然影響功率,車跑不快、電動工具轉不動等,上限必定維護,不維護導至燒電機、電池發熱等問題;

B、保護延時刻上下限:這個也比較重要,下限不保護,如果提前保護了,電動工具,會導致旋不緊;上限不保護,可能導致燒電機、電池發熱等問題;

C、恢復值、恢復時刻:影響電池再次運用;

18. 堵轉電流測驗;保護值、保護延時刻、恢復值、恢復時刻(電動工具應該是適當重要)

19. 短路保護測驗--- (Short circuit protection),一般比較難測驗,會危害保護器材

20. 充電過溫保護測驗及恢復測驗;

21. 放電過溫保護測驗恢復測驗;

22. 充電過低溫保護測驗恢復測驗;

23. 放電過低溫保護測驗恢復測驗;

24. 預充測驗---UDPPC; 過放保護:當電池電快要用完時,電壓到一個要求的最低值,保護板也會封閉,不能在放電了,產品因而會主動關機,構成的一種過放保護效果。

過充保護:在給產品充電時,電壓到達電池最高電壓(4.2V)時,保護板就會主動斷電封閉,顯現充溢不在繼續充電了。構成的一種過充保護效果。

短路保護:當電池不小心短路時,保護板會在幾毫秒內主動封閉,不會在通電,這時就是正負極碰到一塊也沒事,構成的一種短路保護不會引起爆破事件發作。

過電流保護:當電池放電時,保護板會有一個最大的約束電流,不同產品是不一樣的,當放電超越這個電流保護板也會主動封閉。

8、鋰電池維保護板選擇事項

1:鋰電池類型和容量選擇

首要要依據自己電機功率(需求實踐功率,一般騎行速度會對應一個相應實踐功率)來核算電池需求供給的繼續電流。比方電機繼續電流20a(48v下1000w電機),那么就需求電池能夠長時刻供給20a電流而溫升很低(哪怕夏日外面35度溫度,電池溫度也最好操控在50度以下)。別的如果48v下20a電流,超壓一倍(96v,比方ecpu3檔)后繼續電流到50a左右。如果喜愛長時刻超壓運用,那么請選用能繼續供給50a電流的電池(仍是留意溫升問題)。這兒的電池繼續電流不是商家標稱的電池放電才干。商家標稱幾C(或幾十幾百安培)都是電池放電才干,而真的在這種電流下放電,電池發熱很嚴峻的,如果不做好散熱,電池壽數會很短。(而我們電動車運用電池環境是電池扎堆排放,根本不留空隙,包的很嚴實,更別提怎樣做好強行風冷散熱了)。我們的運用環境很惡劣。電池放電電流需降額運用。評估電池放電電流才干就是看這個電流下電池對應溫升是多少。

這兒論說的僅有準則其實是運用進程中電池的溫升(高溫是鋰電壽數死敵)。最好電池溫度操控在50度以下。(20-30度之間最好)。這也意味著如果是容量型鋰電(操控在0.5C以下放電),供給20a的繼續放電電流需求40ah以上容量(當然最主要是要看電池內阻)。如果是動力型鋰電,依照1C繼續放電是正常的。哪怕A123超低內阻動力型鋰電,也平常最好在1C放電(不超越2C為好,2C放電其實只能放半個小時就沒電了,沒太大運用價值)。容量選擇就看車子存放空間巨細,個人開銷預算,希望車子活動規模巨細等要素。(小容量的一般有必要動力型鋰電)

2:電池的選擇拼裝

串聯運用鋰電的大忌是電池自放電嚴峻不均衡。只需我們都一樣不均衡沒聯系,問題是這種狀況是急不穩定狀況,好的電池自放電很小,要壞的電池自放電很大,自放電不小不大的狀況一般是由好轉壞的狀況,這個進程是不穩定的。所以需求把自放電大的電池選擇出來,只留自放電小的電池配組(一般合格品自放電都小,廠家是測量過的,問題是很多不合格品流入商場)。

在自放電小的基礎上,選擇容量鄰近的串聯。即便容量不鄰近也不會影響電池壽數,可是會影響整組電池的可用容量,比方15個容量是20ah,只1個是18ah,那么這組電池總容量只能是18ah。用到最終會是這個電池沒電了,維護板要維護了,整組電池電壓還比較高(由于其它15個電池電壓是正常的,還有電)。所以整組電池的放電維護電壓凹凸能看出整組電池容量是否一起(條件是整組電池滿電的時分有必要每個電芯都充溢電了)??倸w,容量凹凸不均衡不影響電池壽數,僅僅影響整組容量,所以盡量選擇容量鄰近的拼裝。

拼裝電池有必要做到電極間良好的歐姆觸摸電阻。就是電線和電極觸摸電阻越小越好,不然觸摸電阻大電極會發熱,這個熱量會順著電極傳遞給電芯內部影響電池壽數。當然拼裝電阻大的體現就是相同放電電流下電池組壓降大。(壓降一部分是電芯內阻,一部分是拼裝的觸摸電阻和電線電阻)

3:保護板選擇及充放電運用事項

(數據針對磷酸鐵鋰電池,一般3.7v電池原理相同,僅僅數據不同)

保護板意圖是用來保護電池防止過充電和過放電,防止大電流損壞電池,而且滿電時做電池電壓均衡(均衡才干一般都比較小,所以如果有自放電大的電芯保護板是很難均衡的,也有任何狀況都做均衡的保護板,就是從開端充電就做均衡,好像很少)。

為了電池組壽數,主張任何時分電池充電電壓都不要超越3.6v,意味著維護板保護動作電壓不高于3.6v,均衡電壓主張3.4v-3.5v(每個電芯3.4v現已充進大于99%電量了,指的停止狀況,大電流充電時電壓會升高)。電池放電保護電壓一般2.5v以上就能夠(2v以上問題不大,一般很少有時機用到徹底沒電,所以這個要求不高)。

充電器主張最高電壓(最終一步充電能夠為最高恒壓充電形式)為3.5*串數,比方16串的為56v左右。平常充電能夠每節均勻3.4v截止充電(根本充溢了),這樣電池壽數有保證,可是由于保護板還沒開端均衡,如果電芯有自放電大的,會隨著時刻推移,體現為整組容量逐步下降。所以還需求定時(比方每周)把電池每節充到3.5v-3.6v并堅持幾個小時(只需均勻大于均衡發動電壓就能夠了),自放電越大,均衡需求時刻越長,自放電過大的電芯現已很難均衡,需求除掉。所以選擇保護板的時分,盡量選擇3.6v過壓維護的,3.5v左右發動均衡的。(商場上大部分是3.8v以上過壓維護,3.6v以上發動均衡)。其實選擇適宜均衡發動電壓比維護電壓還重要,由于最高電壓能夠靠調節充電器最高電壓約束(就是平常讓維護板沒時機做高壓維護),但如果均衡電壓高了,電池組沒時機均衡(除非充電電壓大于均衡電壓,但這樣影響電池壽數),電芯因自放電容量會慢慢下降(自放電為0的抱負電芯是不存在的)。

保護板繼續放電電流才干。這個是最不好談論的東西。由于單說維護板限流才干沒含義。比方一個75nf75管你讓它繼續通過50a電流(這時發熱功率大概30w左右,同口板至少2個串聯60w),只需有散熱片滿意散熱是沒問題的。能夠一向堅持在50a乃至更高不燒管??墒悄悴荒苷f這個保護板能繼續50a電流。由于我們的保護板大多都放在電池盒里邊和電池離的很近,乃至是近靠著。所以這么高溫度會導熱電池升溫,問題來了,高溫是電池的死敵。

所以保護板的運用環境決議了如何選擇限流巨細(而不是保護板自身電流才干)。如果是把保護板從電池盒拿出來,那么幾乎隨便一個帶散熱片的保護板都能搞定50a繼續電流乃至更高(這時只考慮保護板才干,不必憂慮溫升給電芯帶來危害)。下面說說我們常用環境,就是和電池在同一個密閉空間里。這時保護板的最大發熱功率最好操控在10w以下(如果是小保護板需求5w以下,大體積保護板能夠10w以上,由于自身散熱好,溫度不會太高),至于多少適宜,主張繼續電流時整個板子最高溫度不超越60度(50度以下最好)。理論上保護板溫度越低越好,對電芯越沒影響。

同口板由于充電電mos串聯,所以相同狀況比異口板發熱翻倍,為了相同發熱,只要管子數量高4倍(相同類型mos條件下)。 我們核算一下,假設50a繼續電流,那么mos內阻為2毫歐姆(需求5個75nf75管才干得到這個等效內阻),發熱功率是50*50*0.002=5w。這時是能夠的(其實2毫歐姆內阻的mos電流才干100a以上都沒問題,但發熱大)。如果是同口板,需求4個2毫歐姆內阻mos(每2個并聯內阻為1毫歐姆,再串聯,總內阻等于2毫歐姆.如果用75管,需求總數量20只)。100a繼續電流答應發熱功率10w的話,需求內阻為1毫歐姆的管子(當然能夠通過mos并聯得到相同等效內阻),如果異口板數量仍是4倍,如果100a繼續電流仍最高答應5w發熱功率,那么只能用0.5毫歐姆管子,相對于50a繼續電流需求數量4倍mos才干相同發熱量)。所以在運用維護板時,為了下降溫度,選用內阻小的板子,如果內阻現已斷定那么請盡量讓板子和外界散熱好點。選擇維護板別聽賣家忽悠的繼續多少電流才干,就問保護板放電回路總內阻是多少就能夠自己算了(問用的什么類型管子,用了多少數量,自己查內阻核算)。筆者感覺如果真的在賣家標稱繼續電流下放電,保護板溫升應該比較高。所以最好降額選擇保護板。(說50a繼續,你用到30a就好了,需求50a繼續的,最好買80a標稱繼續的)。運用48v ecpu的用戶,主張選擇保護板總內阻不大于2毫歐姆。

同口板和異口板差異:同口板是充放電同一根線,充電和放電都受保護。

異口板是充電線和放電線獨立,充電口只充電時保護過充,如果從充電口放電則不維護(可是徹底能放電,不過充電口電流才干一般比較?。?。放電口是放電時保護過放,如果從放電口充電則不保護過充(所以ecpu的反充電對異口板來說是徹底能用的。而且反充進的能量絕比照運用的少,所以不必憂慮因反充電電池過充了。除非剛充溢電出門,立便是幾公里的下坡,這樣一向發動eabs反充電真有可能把電池搞過充,這種狀況根本不存在),不過正常運用充電絕對不能從放電口充電,除非自己一向監控充電電壓(比方暫時路旁邊緊急大電流充電,能夠從放電口充電,不需求充溢就繼續騎行,不必憂慮過充)

算好你的電機最大繼續電流,選擇適宜容量或動力的電池能滿意這個繼續電流而溫升得到操控,選維護板內阻越小越好。維護板過流維護其實只需求短路維護等非正常運用維護就好了(千萬別想通過維護板限流來約束操控器或電機需求電流)。由于如果你電機需求50a電流,你非用維護板限流40a,會導致常常維護,操控器俄然斷電反而簡單壞操控器。(我的4組電池裝車一年半了,從沒有一次時機因大電流放電維護板維護過,由于線路沒短路過,而且大電流時往往空開就直接跳掉了,保護板一般答應瞬間大電流)。

9、鋰電池保護板注意事項

1、不要把電容式鋰電池放在口袋里

如果你要隨身攜帶備用電池,請確保它們沒法兒意外漏電;如果鄰近有什么導電終端會使你的電池發作點意外,適當好是采納一個防范措施來保證你的人生安全。一些電子煙廠商會在隨配的套裝里附贈一個電池的硅膠或許其他絕緣體的維護套,用這個把暴露的電池極彼此阻隔開來,防止它們之間發作磕碰,然后防止意外的爆破事端。究竟這玩意兒并不是放兜里就會隨時爆破的,關鍵看你怎樣放?

2、如果電容式鋰電池外包有異,請不要運用它

常常查看電池的外包殼,盡管這是一層包裝殼,卻起到保護電池的效果。隨著長時間地充電和插拔,會不可防止地危害到電池的外殼。所以要定時查看電池的外包裝,發現有洼陷或不明液體滲漏時,就得留意了,這樣的電池千萬不能再用,趕緊換電池,防止電池漏液發作爆破~實在是無法用肉眼區分電池的好壞時,電池檢測儀來幫你!

3、不要由于它酷,你就運用它

我們都知道,部分動手能力強的玩家總喜歡標新立異,追求一些與眾不同的設備,于是混合在一起的配件并未經過相關儀器的安全監測,當中的細小誤差雖說不大,但有時也會成為導致電子煙爆炸的元兇。所以并不推薦!

鋰離子電池發生故障的典型模式是,電解質被加熱至沸點,電池的內部壓力升高到一個點,以至電池頂部的封口板破裂,壓力突然釋放沖出電池的密封端。

總結:

鋰電運用需求操控最高溫度(大電流放電引起的溫升或和環境一起引起的),操控最高充電電壓和最低放電電壓(用保護板和充電器合作完成)。平常不必時最好使電池呆在渠道電壓(磷酸鐵鋰3.25-3.3v左右)。

保護板的內阻越低越好,越低越不發熱。保護板限流巨細是靠康銅絲取樣電阻決議的,但繼續電流才干是mos決議的(由于mos內阻決議溫升)。


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