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    什么是鋰電池的保護板?它是怎么來保護鋰電池的呢?

    來源:www.k30177.cn 發布時間:2019年03月13日

    鋰電池相比傳統的電池有耗能低體積小的優勢,但是鋰電池本身又是存在很多安全隱患的,所以這時候鋰電池保護板的重要性就體現出來了。

    動力電池保護板,顧名思義,它是用來保護電池不讓損壞與延長電池的使用壽命。而且它只在電池出現極端問題的情況下作出最穩定最有效的保護防止出現意外。平時不應該動作,當然,監視工作是必須要的,就像我們的家用電器中的保險絲或保險開關一樣。這是本文討論分析的宗旨。

    保護項目及注意事項

    1.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。但是動力電池不一樣,如果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主要是以容量最低的那顆電池以準,小容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。

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    2.電流保護:它主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管的損壞主要是溫度急劇升高,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。如果功率超過,MOS會產生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,問題是他產生熱量會影響到電池,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,這需要經驗值。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。

    3.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。

    4.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。我們主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。如果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。

    5.MOS保護:主要是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,如果沒有足夠的電流,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,主要講的是多顆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。

    6.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,如果在100~500uA都是沒什么問題的,因為動力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,要放多久,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。這點大家應該知道,如果每一串的自耗電不一時,那么在長時間擱置下,電池的容量一定會產生變化的。

    7.均衡:均衡這一塊是此文章的論述的重點。目前最通用的均衡方式分為兩種,一種就是耗能式的,另一種就是轉能式的。

    鋰電池保護板的這些功能能夠有效的保護鋰電池的安全,避免鋰電池因為使用不當而發生爆炸的危險,但是計算有鋰電池保護板,我們在使用鋰電池的時候也要注意鋰電池的使用規則。

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