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锂电池保护板的原理详细分析

来源:宝鄂实业    2019-09-09 12:29    点击量:
 众所周知,锂电池是当下在各个领域都会用到的新能源电池,但是锂电池需要保护板的保护很多人都不知道,保护板在电池使用中发挥着至关重要的作用,下面我们就来了解一下保护板的结构及其保护原理。
 
  保护板有两个核心的部件:一个保护IC,它是由精确地比较器获得可靠的保护参数。另外一个是MOSFET串在主要放电回路中担当高速开关,执行保护动作,IC通过监视电池电压差来控制MOS管。普通保护板上还有电阻、电容、及辅助FUSE、PTC、NTC、ID、储存器等。保护板上的B+、B-分别接电芯正极、负极。P+、P-分别是保护板输出的正极、负极。如图是是一种保护板的原理图:
 
  为什么有的锂电保护板需要激活_锂电池保护板怎么激活
 
  保护板会对电池进行过充保护、过放保护、短路保护、过流保护以及温度保护。
 
  锂电池在充电时要求恒流、恒压,在充电初期,为恒流充电,随着充电过程,电压上升到一定的数值,转为恒压充电,直至电流越来越小。电池在被充电过程中,如果充电电路失去控制,就会使电压超过一定的数值后继续恒流充电,电池电压也会继续上升,将会导致电池损坏或出现安全问题。当电池中有保护板时,保护板的过充保护功能将启动,并切断MOS管,禁止对电池组充电,保护电池的安全。锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料
决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着
一块精致的保护板和一片电流保险器出现。锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC协
同完成,保护板是由电子电路组成,在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压
和充放回路的电流,即时控制电流回路的通断;PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损
坏。
 
  保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件NTC、ID存储器等。其中控制IC
,在一切正常的情况下控制MOS开关导通,使电芯与外电路沟通,而当电芯电压或回路电流超过
规定值时,它立刻(数十毫秒)控制MOS开关关断,保护电芯的安全。NTC是Negative temperature
coefficient的缩写,意即负温度系数,在环境温度升高时,其阻值降低,使用电设备或充电设备及
时反应、控制内部中断而停止充放电。ID 存储器常为单线接口存储器,ID是Identification 的缩写即
身份识别的意思,存储电池种类、生产日期等信息。可起到产品的可追溯和应用的限制。
 
二、保护板的主要作用
  一般要求在-25℃~85℃时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的工作电流、电压,在
一切正常情况下C-MOS开关管导通,使电芯与保护电路板处于正常工作状态,而当电芯电压或回路
中的工作电流超过控制IC中比较电路预设值时,在15~30ms内(不同控制IC与C-MOS有不同的响应
时间),将CMOS关断,即关闭电芯放电或充电回路,以保证使用者与电芯的安全。
  
  第二章 保护板的工作原理
保护板的工作原理图:
 
如图中,IC由电芯供电,电压在2v-5v均能保证可靠工作。
1、过充保护及过充保护恢复
  当电池被充电使电压超过设定值VC(4.25-4.35V,具体过充保护电压取决于IC)后,VD1翻转
使Cout变为低电平,T1截止,充电停止.当电池电压回落至VCR(3.8-4.1V,具体过充保护恢复电
压取决于IC)时,Cout变为高电平,T1导通充电继续, VCR必须小于VC一个定值,以防止频繁跳
变。
2、过放保护及过放保护恢复
  当电池电压因放电而降低至设定值VD(2.3-2.5V,具体过充保护电压取决于IC)时, VD2翻
转,以短时间延时后,使Dout变为低电平,T2截止,放电停止,当电池被置于充电时,内部或门
被翻转而使T2再次导通为下次放电作好准备。
3、过流、短路保护