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一文讀懂!鋰電池保護電路的工作原理!

發表時間:2022-01-04 13:32來源:騰訊網網址:https://new.qq.com/omn/20210412/20210412A0C6AW00.html


由于鋰電池本身材料的特性:不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電,所以我們平時用的鋰電池出廠的時候都會配套保護電路板,來規避以上這些情況對鋰電池本身可能帶來的損害。

上圖是一個典型的成品鋰電池保護板,市面上的鋰電池保護板大同小異,不同的是針對的電池的數量不同,電路會有所增加。

鋰電池保護板主要技術功能:過充保護、過放保護、過流\短路保護、過溫保護、均衡保護。

鋰電池保護板的基本技術參數:

均衡電流 :80mA(VCELL=4.20V時)

均衡起控點:4.18±0.03 V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

過放釋放 :斷開負載,并且各單體電池電壓均高于過放門限

過流釋放 :斷開負載釋放

過溫保護 :有接口,需安裝可恢復性溫度保護開關

工作電流 :15A(根據客戶選擇)

靜態功耗 :

短路保護功能:能保護,斷開負載可自恢復

鋰電池保護板典型電路。鋰電池保護板一般是由控制IC、MOS管等組成,上圖我們列舉了兩顆經典的控制IC的典型電路,PT8261,DW01。

過充保護

我們以DW01為例,電池充電時,電流(圖中紅色箭頭表示)從電池包的正極流入,經過電池包后從負極流出,最下方的兩個MOS管均是導通狀態。

充電時,DW01會時刻監測VCC管腳和GND管腳之間的電壓,當這個電壓大于等于過充截止電壓且滿足過充電壓的延時時間時,DW01會通過控制OC腳來關閉MOS管M2,M2被關閉之后,充電回路被切斷(M2的體二極管也是反向截止的),這個時候,電池只能放電。

過充保護解除條件(滿足其一即可):

電池包兩端的電壓下降到保護IC的過充恢復電壓。

在電池包的輸出端加負載放電,放電到電壓小于過充保護電壓。

過放保護

我們以DW01為例,在電池包兩端加負載放電時,電流(圖中紅色箭頭表示)與充電是相反的,如上圖所示。

放電時,DW01同樣會時刻監測VCC管腳和GND管腳之間的電壓,當這個電壓小于等于過放截止電壓且達到過放電壓的延時時間,DW01會通過OD管腳關閉M1,M1被關閉之后,放電回路被切斷(M1的體二極管是反向截止),這個時候,電池只能充電。

過放保護解除條件:

拿掉負載,給電池包充電,當CS-VCC之間的電壓達到過放恢復電壓值時,DW01會重新打開MOS管M1。


過流保護

過流保護指的是過放電流的保護,DW01時刻監測CS-VCC之間的電壓值,當電壓值達到過流保護或者短路保護的閾值且滿足延時時間,DW01會將MOS管M1關閉,切斷放電回路。

過電流保護解除的條件是:將輸出端負載拿掉,DW01會自動將M1重新打開。

短路保護

短路保護電壓值指的是電流流經M1和M2上的導通壓降,即可以得出,如果MOS管的導通內阻越大,保護電流值就越小。如:內阻為20mΩ的MOS管,選用的過電流值為0.15V的控制IC,那過流保護的電流應為:0.15V/(0.02*2)=3.75A。

鋰電池保護板與電池管理系統BMS的異同

鋰電池保護板與電池管理系統都是對鋰電池起保護作用的。它們之間的區別在于:

鋰電池保護板是以IC、MOS管和電阻、電容元件組成的,是鋰電池的重要元件。電池管理系統可以編輯且自帶電池管理軟件,相對來說更加智能,等同于鋰電池的大腦,起管控作用。

鋰電池保護板在3C鋰電池和動力電池領域都有著重要的作用,電池管理系統則在動力電池領域中應用。

電池管理系統相對于電池保護板更好操作,但是在低溫中的性能不穩定。



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