鉅大LARGE | 點擊量:769次 | 2021年03月31日
有關鋰離子電池保護板的用途詳解
鋰離子電池保護板的用途
電壓保護
過充,過放,這要根據電池的材料不同而有所改變,這點看似簡單,但要細節上來看,還是有相關經驗學問的。過充保護,在我們以往的單節電池保護電壓都會高出電池充飽電壓50~150mV。但是動力鋰電池不相同,假如你要想延長電池壽命,你的保護電壓就選擇電池的充飽電壓,甚至還要比此電壓還低些。比如錳鋰離子電池,可以選擇4.18V~4.2V。因為它是多串數的,整個電池組的壽命容量重要是以容量最低的那顆電池以準,小容量的總是在大電流高電壓工作,所以衰減加快。而大容量每次都是輕充輕放,自然衰減要慢得多了。為了讓小容量的電池也是輕充輕放,所以過充保護電壓點不要選擇太高。這個保護延時可以做到1S,防止脈沖的影響從而保護。
過放保護,也是與電池的材料有關,如錳鋰離子電池一般選擇在2.8V~3.0V。盡量要比它單顆電池過放的電壓稍高點。因為,在國內生產的電池,電池電壓低于3.3V后,各顆電池的放電特性完全不一,因此是提前保護電池,這樣對電池的壽命是一個很好的保護。總的一點就是盡量讓每一顆電池都工作在輕充輕放下工作,一定是對電池的壽命是一個幫助。過放保護延滯時間,它要根據負載的不同而有所改變,比如電動工具類的,他的啟動電流一般都在10C以上,因此會在短時間內把電池的電壓拉到過放電壓點從而保護。此時無法讓電池工作。這是值得注意的地方。
電流保護
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
它重要體現在工作電流與過電流使開關MOS斷開從而保護電池組或負載。MOS管的損壞重要是溫度急劇升高,它的發熱也是電流的大小及本身的內阻來決定的,當然小電流,對MOS沒什么影響,但是大電流呢,這個就要好好做些處理了,在通過額定電流時,小電流10A以下,我們可以直接用電壓來驅動MOS管。大電流,一定是要加驅動,給MOS足夠大的驅動電流。以下在MOS管驅動有講到工作電流,在設計的時候,MOS管上不能存在超過0.3W的功率。計算工式:I2*R/N。R為MOS的內阻,N為MOS的數量。假如功率超過,MOS會出現25度以上的溫升,又因它們都是密封的,就算有散熱片,長時間工作時,溫度還是會上去,因為他沒地方可散熱。當然MOS管是沒任何問題,問題是他出現熱量會影響到電池,畢竟保護板是與電池放在一起的。
過流保護(最大電流),此項是保護板必不可少的,非常關鍵的一個保護參數。保護電流的大小與MOS的功率息息相關,因此在設計時,要盡量給出MOS能力的余量。在布板的時候,電流檢測點一定要選好位置,不能只接通就行,這要相關經驗值。一般建議接在檢測電阻的中間端。還要注意電流檢測端的干擾問題,因為它的信號很容易受到干擾。過流保護延時,它也是要根不同的產品做相應的調整。在此不多說了。
短路保護
嚴格來講,他是一個電壓比較型的保護,也就是講是用電壓的比較直接關斷或驅動的,不要經過多余的處理。短路延時的設置也很關鍵,因為在我們的產品中,輸入濾波電容都是很大的,在接觸時第一時間給電容充電,此時就相當于電池短路來給電容充電。
溫度保護
一般在智能電池上都會用到,也是不可少的。但往往它的完美總會帶來另一方面的不足。我們重要是檢測電池的溫度來斷開總開關來保護電池本身或負載。假如是在一個恒定的環境條件下,當然不會有什么問題。由于電池的工作環境是我們不可控的,太多太復雜的變化,因此不好選擇。如在北方的冬天,我們定在多少合適?又如夏天的南方地區,又定多少合適?顯然范圍太寬不可控的因素太多,仁者見仁,智者見智的去選擇了。
MOS保護
重要是MOS的電壓,電流與溫度。當然就是牽扯到MOS管的選型了。MOS的耐壓當然要超過電池組的電壓,這是必須的。電流講的是在通過額定電流時MOS管體上的溫升了一般不超過25度的溫升,個人相關經驗值,只供參考。MOS的驅動,也許會有的人會講,我有用低內阻大電流的MOS管,但為何還有蠻高的溫度?這是MOS管的驅動部分沒有做好,驅動MOS要有足夠大的電流,具體多大的驅動電流,要根據功率MOS管的輸入電容來定。因此,一般的過流與短路驅動都不能用芯片直接驅動,一定要外加。在大電流(超過50A)工作時,一定要做到多級多路驅動,才能保證MOS的同一時間同一電流正常打開與關閉。因為MOS管有一個輸入電容,MOS管功率,電流越大,輸入電容也就越大,假如沒有足夠的電流,不會在短時間做出完整的控制。尤其是電流超過50A時,電流設計上更要細化,一定要做到多級多路驅動控制。這樣才能保證MOS的正常過流與短路保護。MOS電流平衡,重要講的是多顆MOS并起來用時,要讓每一顆MOS管通過的電流,打開與關閉時間都是一致的。這就要在畫板方面入手了,它們的輸入輸出一定要對稱,一定要保證每一個管子通過的電流是一致這才是目的。
自耗電量
這個參數是越小越好,最理想的狀態是為零,但不可能做到這一點。就是因為人人都想把這個參數做小,有很多人的要求更低,甚至離譜,我們想想,保護板上有芯片,它們是要工作的,可以做到很低,但是可靠性呢?應該是在性能可靠完全OK的情況下再來考量自耗電的問題。有些朋友也許進入了誤區,自耗電分為整體的自耗電和每一串的自耗電。
整體自耗電,假如在100~500uA都是沒什么問題的,因為動力鋰電池的容量本身就很大。當然電動工具的另外分析。如5AH的電池,放電500uA,要放多長時間,因此對整個電池組來講是很微弱的。每串自耗電才最關鍵的,這個也不可能為零,當然也是在性能完全可行情況下進行,但有一點,每一串的自耗電量一定要一致,一般每一串的差別不能超過5uA。這點大家應該了解,假如每一串的自耗電不一時,那么在長時間擱置下,電池的容量一定會出現變化的。
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