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磷酸铁锂电池保护板原理介绍

电池百科2021-08-260
磷酸铁锂电池保护板原理,锂电池保护板方案。有些人说磷酸铁锂电池好,为什么要用保护板。我不想说磷酸铁锂电池的缺点,但是如果保护板不行,磷酸铁锂电池也没法使用。磷酸铁锂电池组保护板有用的必要。保护板电路能分别检测串联电池组中每只电池的电压和电流,控制电池组的充放电过程。锂电池保护板根据使用IC,电压等的不同而电路及参数有所不同。

磷酸铁锂电池保护板原理

磷酸铁锂电池(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。

普通磷酸铁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。

磷酸铁锂电池需要用保护板吗?

磷酸铁锂电池单体电压为3.2V,现在一般用做电动车等的动力电源。电动车用磷酸铁锂电池是由很多块单体电池通过串联或并联的方式来实现不同的电压与容量等级。由于电池的离散性,所以在使用一段时间后,会出现各个电池电压越来越不相同,有些高于3.2V、有些低于3.2V,这对于整个电池组影响很大,整体容量变小,寿命缩短。

磷酸铁锂电池保护板电路能分别检测串联电池组中每只电池的电压和电流,控制锂电池组的充放电过程。电池组中每只电池的电压均在过充检测电压和过放检测电压之间,并且输出无短路现象时,MOS管导通,P+、P-输出电池组电压,允许电池组进行充放电操作。另外保护板还具有电池组过放保护、过充保护、过流保护、短路保护等功能。

大多数情况下,锂电保护板应具备控制锂离子电池使用工作条件的功能,这些工作条件包括电压、电流、温度等。由于锂离子电池使用的特殊性,使得动力锂离子电池必须和保护板一起配套使用才能确保整个系统的安全可靠性。

锂电池保护板方案

由于磷酸铁锂电池的特性,在应用中需要对其充放电过程进行保护,以免过充过放或过热,以保证电池安全的工作。近几年来,业界出现了将几个芯片封装在一起以提高集成度、缩小最后方案面积的趋势。锂电池保护市场也不例外。图3中的两种锂电池保护方案A及B看起来是将图2中的两个芯片集成于一个芯片中,但实际上其封装内部控制器IC及开关管芯片仍是分开的,来自不同的厂商,该方案仅仅是将二者合封在一起,俗称“二芯合一”。

近年来市面上出现了众多新创的开关管芯片厂商,为了降低成本,封装时原本打金线改成打铜线,开关管也不带ESD保护。这些产品虽然在性能上与品牌开关管相比有一定的差异,但因为成本优势很快抢占了二级市场,也为传统方案在与“二芯合一”及正极保护方案在市场竞争中的胜出作出了巨大贡献。

基于磷酸铁锂电池组均衡充电保护板的设计方案,常用的均衡充电技术包括恒定分流电阻均衡充电、通断分流电阻均衡充电、平均电池电压均衡充电、开关电容均衡充电、降压型变换器均衡充电、电感均衡充电等。

成组的磷酸铁锂电池串联充电时,应保证每节电池均衡充电,否则使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。而现有的单节锂电池保护芯片均不含均衡充电控制功能,多节锂电池保护芯片均衡充电控制功能需要外接CPU;通过和保护芯片的串行通讯(如I2C总线)来实现,加大了保护电路的复杂程度和设计难度、降低了系统的效率和可靠性、增加了功耗。

磷酸铁锂电池还是需要保护板的,成组锂电池串联充电时,应保证每节电池均衡充电,否则使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。

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