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锂电池保护板接线图
锂电池
一种以锂金属或锂合金为负极材料,使用非水电解质溶液的一次电池,与可充电电池锂离子电池跟锂离子聚合物电池是不一样的。锂电池的发明者是爱迪生。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。随着二十世纪末微电子技术的发展,小型化的设备日益增多,对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。
产品分类
锂电池通常分两大类:
锂金属电池:锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
锂离子电池:锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。
虽然锂金属电池的能量密度高,理论上能达到3860瓦/公斤。但是由于其性质不够稳定而且不能充电,所以无法作为反复使用的动力电池。而锂离子电池由于 具有反复充电的能力,被作为主要的动力电池发展。但因为其配合不同的元素,组成的正极材料在各方面性能差异很大,导致业内对正极材料路线的纷争加大。
通常我们说得最多的动力电池主要有磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池以及三元锂电池(三元镍钴锰)。
导电涂层
导电涂层也称为预涂层,在锂电池行业内通常指涂覆于正极集流体——铝箔表面的一层导电涂层,涂覆导电涂层的铝箔称为预涂层铝箔或简称涂层铝箔,其最早在电池中的实验可以追溯到70年代,而近几年随着新能源行业,特别是磷酸铁锂电池的发展而风生水起,成为业内大受欢迎的新技术或新材料。
两轮电动车电池包从概念到成品-保护板的功能和参数
在上一次的内容中,我们从大的角度,和大家分享了有关电动车电池包保护板分类相关的信息。现在,就让我们和大家一起,进一步走进锂电保护板的世界。
两轮电动车电池包从概念到成品-锂电保护板分类与概述
今天,我们要跟大家分享的主要是锂电池保护板功能和参数相关的信息。锂电池的保护板之所以叫做保护板,可以理解为它是一块用于保护锂电池的pcb板。对于锂电池的保护,最基本的就是电压保护和电流保护,除此之外,还有温度保护等。
在为电池包配置保护板时,一定要选择参数相配的保护板,既要和电池的参数相配,也要和目标用电器的参数相配。电池的参数好理解,就是电压电流等,用电器的参数,以电动车为例,就是要和电动车的控制器相匹配。那如何选择和适配保护板呢?
从大的角度来讲,首先是电芯类型要选对,磷酸铁锂和三元等不同的电芯和保护板是不能搭配使用的,电芯和保护板要一致,这是电压的角度。除此之外,保护板的保护参数也应该和用电器的功率进行匹配,主要是从电流的角度来考虑。
那从细的方面来讲,保护板的参数如何选择呢?我们先从电压的角度来说。锂电池是非常危险的东西,过充过放都有可能导致意外情况的发生。因此,在电池包内部,保护板需要监控每一串电芯的电压,当所有电芯中只要有一串电压低于或者高于设定电压,保护板就需要进行保护。这个地方就出现了我们保护板关键的一组参数,充电截止电压和放电截止电压。保护板在检测时为了避免干扰,确保数据准确,一般都有延时,不会在检测到以后立即就保护,因此又有一组充电保护延时和放电保护延时参数。另外,当保护板保护以后,如果异常情况消失,保护板还应该恢复正常,顾此处又有一组保护电压恢复的参数。
现在,我们一共有两组共六个参数:
过充电压、过充保护延时、过充恢复电压
过放电压、过放保护延时、过放恢复电压
下面,我们来看电流保护相关的参数。保护板的电流保护,一方面是防止充电电流太大,另一方面是防止放电电流太大。过大的电流,会伤害电池,也可能烧坏保护板自身。首先,保护板有一个基本的关键参数:放电电流和充电电流。该电流是保护板的持续放电或者充电电流,它代表了保护板自己的载流能力,和电池无关。除了该参数以外,保护板还有一对电流参数,即充电保护电流和放电保护电流。顾名思义,就是在充电或者放电过程中,电流超过该值的大小就关断。同之前的道理一样,电流的保护也是有延时的,不过电流保护的恢复是自动的,只要电流减小就会自动恢复。
现在,我们又多了两组共4个数据和一对单独的数据:
放电过流保护电流大小、放电过流保护延时
充电过流保护电流大小、充电过流保护延时
持续放电电流、持续充电电流
短路保护,同过流保护一样,当电流超过设定值时切断回路。也有延时控制功能。不过恢复模式有两种,主动恢复和被动恢复。
温度保护,温度保护分上限温度和下限温度,当温度超出该范围时,保护板关断电池。不同的保护板功能不一,有些只有高温保护,有些高低温都有。而有些可以设置充电和放电不同的保护温度。这主要是和保护板所使用的芯片有关。关于具体的东西,后面会更详细的说一下。
上面,我们说了保护板的电压过充和过放保护,电流过流和短路保护,温度高低温保护。其中电压、电流保护,高温保护是保护板的基本功能,前两项更是必不可少的,高温保护也相对比较重要。下面,我们就来说说保护板的自身参数,比如自耗电和内阻等,他们不起保护作用,但是对电池的性能是有影响的。
自耗电,自耗电分为工作自耗电和静态(睡眠)自耗电,保护板自耗电的电流一般是ua级别。工作自耗电电流较大,主要为保护芯片、mos驱动等消耗。保护板的自耗电太大会过多消耗电池电量,如果长时间搁置的电池,保护板自耗电可能导致电池亏电。
保护板的主回路内阻也是一个很重要的参数,保护板的主回路内阻主要来源于pcb板上铺设阻值,mos的阻值(主要)和分流电阻的阻值。在保护板进行充放电时,特别是mos部分,会产生大量的热,因此一般保护板的mos上都需要贴一大块的铝片用于导热和散热。
好了,上面就是一个保护板的基本功能和参数了,除了这些基本功能以外,为了使用不同的应用场景个需求,保护板还有各种各样的附加功能(如均衡),特别是带软件的保护板中,功能更是异常丰富,比如蓝牙、wifi、GPS、串口、CAN等应有尽有,再高阶一点,就成了电池管理系统了(BMS)。
后面的内容中,我们会进一步为大家分享锂电和保护板相关的信息,感兴趣的读者可以点击关注!
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16串25安60伏三元电动车锂电池保护板如何安装电路板,如何安装?
这是一个示意图,16寸中间有15个中间点,每个中间点仍然是按照原图进行连接。
保护板虽然各有不同,但是,都是输出正,输出负,以及中间节点,最后是电池正,电池负。
锂电池保护板?
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。
锂电池保护功能
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。
普通锂电池保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件FUSE、PTC、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,使电芯与外电路导通,而当电芯电压或回路电流超过规定值时,它立刻控制MOS开关关断,保护电芯的安全。
在保护板正常的情况下,Vdd为高电平,Vss,VM为低电平,DO、CO为高电平,当Vdd,Vss,VM任何一项参数变换时,DO或CO端的电平将发生变化。
锂电池保护板原理
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。
普通锂电池保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件FUSE、PTC、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,使电芯与外电路导通,而当电芯电压或回路电流超过规定值时,它立刻控制MOS开关关断,保护电芯的安全。
锂电池保护板原理详细分析
在保护板正常的情况下,Vdd为高电平,Vss,VM为低电平,DO、CO为高电平,当Vdd,Vss,VM任何一项参数变换时,DO或CO端的电平将发生变化。
1、过充电检出电压:在通常状态下,Vdd逐渐提升至CO端由高电平变为低电平时VDD-VSS间电压。
2、过充电解除电压:在充电状态下,Vdd逐渐降低至CO端由低电平变为高电平时VDD-VSS间电压。
3、过放电检出电压:通常状态下,Vdd逐渐降低至DO端由高电平变为低电平时VDD-VSS间电压。
4、过放电解除电压:在过放电状态下,Vdd逐渐上升到DO端由低电平变为高电平时VDD-VSS间电压。
5、过电流1检出电压:在通常状态下,VM逐渐升至DO由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。
6、过电流2检出电压:在通常状态下,VM从OV起以1ms以上4ms以下的速度升到DO端由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。
7、负载短路检出电压:在通常状态下,VM以OV起以1μS以上50μS以下的速度升至DO端由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。
8、充电器检出电压:在过放电状态下,VM以OV逐渐下降至DO由低电平变为变为高电平时VM-VSS间电压。
9、通常工作时消耗电流:在通常状态下,流以VDD端子的电流(IDD)即为通常工作时消耗电流。
10、过放电消耗电流:在放电状态下,流经VDD端子的电流(IDD)即为过流放电消耗电流。
典型的锂电池保护电路
由于锂电池的化学特性,在正常使用过程中,其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应,但在某些条件下,如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应,该副反应加剧后,会严重影响电池的性能与使用寿命,并可能产生大量气体,使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致安全问题,因此所有的锂电池都需要一个保护电路,用于对电池的充、放电状态进行有效监测,并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害
下图为一个典型的锂电池保护电路原理图。
锂电池保护板原理详细分析
如上图所示,该保护回路由两个MOSFET(V1、V2)和一个控制IC(N1)外加一些阻容元件构成。控制IC负责监测电池电压与回路电流,并控制两个MOSFET的栅极,MOSFET在电路中起开关作用,分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断,C3为延时电容,该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能,其工作原理分析如下:
1、正常状态
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。
2、过充电保护
锂离子电池要求的充电方式为恒流/恒压,在充电初期,为恒流充电,随着充电过程,电压会上升到4.2V(根据正极材料不同,有的电池要求恒压值为4.1V),转为恒压充电,直至电流越来越小。电池在被充电过程中,如果充电器电路失去控制,会使电池电压超过4.2V后继续恒流充电,此时电池电压仍会继续上升,当电池电压被充电至超过4.3V时,电池的化学副反应将加剧,会导致电池损坏或出现安全问题。在带有保护电路的电池中,当控制IC检测到电池电压达到4.28V(该值由控制IC决定,不同的IC有不同的值)时,其“CO”脚将由高电压转变为零电压,使V2由导通转为关断,从而切断了充电回路,使充电器无法再对电池进行充电,起到过充电保护作用。而此时由于V2自带的体二极管VD2的存在,电池可以通过该二极管对外部负载进行放电。在控制IC检测到电池电压超过4.28V至发出关断V2信号之间,还有一段延时时间,该延时时间的长短由C3决定,通常设为1秒左右,以避免因干扰而造成误判断。
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。
4、过电流保护
由于锂离子电池的化学特性,电池生产厂家规定了其放电电流最大不能超过2C(C=电池容量/小时),当电池超过2C电流放电时,将会导致电池的永久性损坏或出现安全问题。电池在对负载正常放电过程中,放电电流在经过串联的2个MOSFET时,由于MOSFET的导通阻抗,会在其两端产生一个电压,该电压值U=I*RDS*2,RDS为单个MOSFET导通阻抗,控制IC上的“V-”脚对该电压值进行检测,若负载因某种原因导致异常,使回路电流增大,当回路电流大到使U>0.1V(该值由控制IC决定,不同的IC有不同的值)时,其“DO”脚将由高电压转变为零电压,使V1由导通转为关断,从而切断了放电回路,使回路中电流为零,起到过电流保护作用。在控制IC检测到过电流发生至发出关断V1信号之间,也有一段延时时间,该延时时间的长短由C3决定,通常为13毫秒左右,以避免因干扰而造成误判断。在上述控制过程中可知,其过电流检测值大小不仅取决于控制IC的控制值,还取决于MOSFET的导通阻抗,当MOSFET导通阻抗越大时,对同样的控制IC,其过电流保护值越小。
5、过放电保护
电池在对外部负载放电过程中,其电压会随着放电过程逐渐降低,当电池电压降至2.5V时,其容量已被完全放光,此时如果让电池继续对负载放电,将造成电池的永久性损坏。在电池放电过程中,当控制IC检测到电池电压低于2.3V(该值由控制IC决定,不同的IC有不同的值)时,其“DO”脚将由高电压转变为零电压,使V1由导通转为关断,从而切断了放电回路,使电池无法再对负载进行放电,起到过放电保护作用。而此时由于V1自带的体二极管VD1的存在,充电器可以通过该二极管对电池进行充电。由于在过放电保护状态下电池电压不能再降低,因此要求保护电路的消耗电流极小,此时控制IC会进入低功耗状态,整个保护电路耗电会小于0.1μA。在控制IC检测到电池电压低于2.3V至发出关断V1信号之间,也有一段延时时间,该延时时间的长短由C3决定,通常设为100毫秒左右,以避免因干扰而造成误判断.
求锂电池保护板原理图
锂电池保护板原理图:
成品锂电池组成主要有两大部分,锂电池芯和保护板,锂电池芯主要由正极板、隔膜、负极板、电解液组成。
正极板、隔膜、负极板缠绕或层叠,包装,灌注电解液,封装后即制成电芯,锂电池保护板的作用很多人都不知道,锂电池保护板,顾名思义就是保护锂电池用的,锂电池保护板的作用是保护电池不过放、不过充、不过流,还有就是输出短路保护。
扩展资料:
锂电池的性能特点:
1、能量比较高。
具有高储存能量密度,已达到460-600Wh/kg,是铅酸电池的约6-7倍。
2、使用寿命长。
使用寿命可达到6年以上,磷酸亚铁锂为正极的电池1C(100%DOD)充放电,有可以使用10,000次的记录。
3、额定电压高(单体工作电压为3.7V或3.2V)。
约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压,便于组成电池电源组;锂电池可以通过一种新型的锂电池调压器的技术,将电压调至3.0V,以适合小电器的使用。
4、具备高功率承受力。其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力,便于高强度的启动加速。
5、自放电率很低。
这是该电池最突出的优越性之一,一般可做到1%/月以下,不到镍氢电池的1/20。
6、重量轻。
相同体积下重量约为铅酸产品的1/6-1/5。
7、高低温适应性强。
可以在-20℃--60℃的环境下使用,经过工艺上的处理,可以在-45℃环境下使用。
8、绿色环保。
不论生产、使用和报废,都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。
9、生产基本不消耗水。
对缺水的我国来说,十分有利。
参考资料来源:百度百科——锂电池保护板