什么是锂离子电池充放电保护原理?
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等电流器件协同完成,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,及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。
锂离子电池供电设备的安全性是人们目前最为关注的问题,所以对其的保护就非常重要。锂离子电池的保护主要包括过充电保护、过放电保护、过电流及短路保护等。
在正常状态下电路中N1的“CO”与“DO”脚都输出高电压,两个MOSFET 都处于导通状态,电池可以自由地进行充电和放电,由于MOSFET的导 通阻抗很小,通常小于30毫欧,因此其导通电阻对电路的性能影响很小。 此状态下保护电路的消耗电流为μA级,通常小于7μA。
1.过充电保护
当充电器对锂离子电池过充电时,为防止因温度上升所导致的内压上升,需终止充电状态。为此,保护器件需监测电池电压,当其到达电池过充电压时,即激活过充电保护功能,中止充电。
2.过放电保护
为了防止锂离子电池的过放电状态,当锂离子电池电压低于其过放电电压检测点时,即激活过放电保护,中止放电,并将电池保持在低静态电流的待机模式。
过电流及短路保护
当锂离子电池的放电电流过大或短路情况产生时,保护器件将激活过电流保护功能。
3.短路保护 电池在对负载放电过程中,若回路电流大到使U>0.9V(该 值由控制IC决定,不同的IC有不同的值)时,控制IC则判断 为负载短路,其“DO”脚将迅速由高电压转变为零电压,使 V1由导通转为关断,从而切断放电回路,起到短路保护作用。 短路保护的延时时间极短,通常小于7微秒。其工作原理与 过电流保护类似,只是判断方法不同,保护延时时间也不一 样。 除了控制IC外,电路中还有一个重要元件,就是MOSFET, 它在电路中起着开关的作用,由于它直接串接在电池与外部 负载之间,因此它的导通阻抗对电池的性能有影响,当选用 的MOSFET较好时,其导通阻抗很小,电池包的内阻就小, 带载能力也强,在放电时其消耗的电能也少。