鉅大鋰電 | 點(diǎn)擊量:0次 | 2018年05月04日
鋰電池保護(hù)板的工作原理及發(fā)展前景
鋰電池保護(hù)板工作原理:
鋰電池保護(hù)板根據(jù)使用IC,電壓等不同而電路及參數(shù)有所不同,常用的保護(hù)IC有8261,DW01+,CS213,GEM5018等,其中精工的8261系列精度更好,當(dāng)然價(jià)錢也更貴。后面幾種都是臺(tái)灣出的,國內(nèi)次級(jí)市場基本都用DW01+和CS213了,下面以DW01+配MOS管8205A(8pin)進(jìn)行講解:
鋰電池保護(hù)板其正常工作過程為:
當(dāng)電芯電壓在2.5V至4.3V之間時(shí),DW01的第1腳、第3腳均輸出高電平(等于供電電壓),第二腳電壓為0V。此時(shí)DW01的第1腳、第3腳電壓將分別加到8205A的第5、4腳,8205A內(nèi)的兩個(gè)電子開關(guān)因其G極接到來自DW01的電壓,故均處于導(dǎo)通狀態(tài),即兩個(gè)電子開關(guān)均處于開狀態(tài)。此時(shí)電芯的負(fù)極與保護(hù)板的P-端相當(dāng)于直接連通,保護(hù)板有電壓輸出。
保護(hù)板過放電保護(hù)控制原理:
當(dāng)電芯通過外接的負(fù)載進(jìn)行放電時(shí),電芯的電壓將慢慢降低,同時(shí)DW01內(nèi)部將通過R1電阻實(shí)時(shí)監(jiān)測電芯電壓,當(dāng)電芯電壓下降到約2.3V時(shí)DW01將認(rèn)為電芯電壓已處于過放電電壓狀態(tài),便立即斷開第1腳的輸出電壓,使第1腳電壓變?yōu)?V,8205A內(nèi)的開關(guān)管因第5腳無電壓而關(guān)閉。此時(shí)電芯的B-與保護(hù)板的P-之間處于斷開狀態(tài)。即電芯的放電回路被切斷,電芯將停止放電。保護(hù)板處于過放電狀態(tài)并一直保持。等到保護(hù)板的P與P-間接上充電電壓后,DW01經(jīng)B-檢測到充電電壓后便立即停止過放電狀態(tài),重新在第1腳輸出高電壓,使8205A內(nèi)的過放電控制管導(dǎo)通,即電芯的B-與保護(hù)板的P-又重新接上,電芯經(jīng)充電器直接充電。
保護(hù)板過充電保護(hù)控制原理:
當(dāng)電池通過充電器正常充電時(shí),隨著充電時(shí)間的增加,電芯的電壓將越來越高,當(dāng)電芯電壓升高到4.4V時(shí),DW01將認(rèn)為電芯電壓已處于過充電電壓狀態(tài),便立即斷開第3腳的輸出電壓,使第3腳電壓變?yōu)?V,8205A內(nèi)的開關(guān)管因第4腳無電壓而關(guān)閉。此時(shí)電芯的B-與保護(hù)板的P-之間處于斷開狀態(tài)。即電芯的充電回路被切斷,電芯將停止充電。保護(hù)板處于過充電狀態(tài)并一直保持。等到保護(hù)板的P與P-間接上放電負(fù)載后,因此時(shí)雖然過充電控制開關(guān)管關(guān)閉,但其內(nèi)部的二極管正方向與放電回路的方向相同,故放電回路可以進(jìn)行放電,當(dāng)電芯的電壓被放到低于4.3V時(shí),DW01停止過充電保護(hù)狀態(tài)重新在第3腳輸出高電壓,使8205A內(nèi)的過充電控制管導(dǎo)通,即電芯的B-與保護(hù)板P-又重新接上,電芯又能進(jìn)行正常的充放電.
保護(hù)板短路保護(hù)控制原理:
在保護(hù)板對(duì)外放電的過程中,8205A內(nèi)的兩個(gè)電子開關(guān)并不完全等效于兩個(gè)機(jī)械開關(guān),而是等效于兩個(gè)電阻很小的電阻,并稱為8205A的導(dǎo)通內(nèi)阻,每個(gè)開關(guān)的導(dǎo)通內(nèi)阻約為30mU03a9共約為60mU03a9,加在G極上的電壓實(shí)際上是直接控制每個(gè)開關(guān)管的導(dǎo)通電阻的大小當(dāng)G極電壓大于1V時(shí),開關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻很小(幾十毫歐),相當(dāng)于開關(guān)閉合,當(dāng)G極電壓小于0.7V以下時(shí),開關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻很大(幾MΩ),相當(dāng)于開關(guān)斷開。電壓UA就是8205A的導(dǎo)通內(nèi)阻與放電電流產(chǎn)生的電壓,負(fù)載電流增大則UA必然增大,因UA0.006L×IUA又稱為8205A的管壓降,UA可以簡接表明放電電流的大小。上升到0.2V時(shí)便認(rèn)為負(fù)載電流到達(dá)了極限值,于是停止第1腳的輸出電壓,使第1腳電壓變?yōu)?V、8205A內(nèi)的放電控制管關(guān)閉,切斷電芯的放電回路,將關(guān)斷放電控制管。換言之DW01允許輸出的最大電流是3.3A,實(shí)現(xiàn)了過電流保護(hù)。
短路保護(hù)控制過程:
短路保護(hù)是過電流保護(hù)的一種極限形式,其控制過程及原理與過電流保護(hù)一樣,短路只是在相當(dāng)于在PP-間加上一個(gè)阻值小的電阻(約為0Ω)使保護(hù)板的負(fù)載電流瞬時(shí)達(dá)到10A以上,保護(hù)板立即進(jìn)行過電流保護(hù)。
發(fā)展前景
由于近幾年的動(dòng)力鋰電池的飛速發(fā)展,無論是生產(chǎn)工藝還是材料技術(shù)改進(jìn)上,或價(jià)格的優(yōu)勢,都有相當(dāng)大的突破,因此它也為多并多串打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。替代鉛酸電池的時(shí)代越來越近。無論電動(dòng)自行車還是后備電源,它的市場占有率自然也開始瘋狂擴(kuò)大,這是不可否認(rèn)的事實(shí)。那么,為了電池的安全與壽命,鋰電池的有效保護(hù)自然也少不了,此時(shí)保護(hù)板在電池包內(nèi)也是一個(gè)非常核心的部件之一。
理論上來講,動(dòng)力多串電池保護(hù)板已經(jīng)沒有太多的電子技術(shù)含量了,比如電路與軟件處理,有太多的選擇。其主要是把保護(hù)部分如何做到穩(wěn)定,可靠,更安全,更實(shí)用,當(dāng)然價(jià)格也是其中之一。想要真正的想把它做好,那是一件非常復(fù)雜細(xì)心而又漫長的輪回工作。如果要按經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)值的占比比值的話,技術(shù)只占20%。經(jīng)驗(yàn)要占到80%。做好動(dòng)力電池保護(hù)板沒有個(gè)三五年的經(jīng)驗(yàn),還是有困難的。當(dāng)然做好與能做是兩回事。為什么會(huì)有這樣的結(jié)論呢?這是有依據(jù)的。說實(shí)話,保護(hù)板的方案電路并不復(fù)雜,只要在電池電子行業(yè)工作了一兩年,設(shè)計(jì)個(gè)電路與抄襲人家一個(gè)電路不是什么難事。比如:多串動(dòng)力電池他主要是高電壓,大電流,高內(nèi)阻工作(微電流),電池包工作環(huán)境的考量等等,這都牽扯到多年的電子專業(yè)綜合經(jīng)驗(yàn)。大到要對(duì)整個(gè)PACK的了解,小到一個(gè)電阻,電容或晶體管的選型,或是布板時(shí)的注意細(xì)節(jié)??偟囊痪湓挘Wo(hù)板主要是穩(wěn)定,可靠,安全的保護(hù)電池組,保證電池組的正常安全使用或使用得更久,其它添加的特有技術(shù)與功能,都是浮云。