鋰電池組成主要有兩大部分，鋰電池芯和保護(hù)板，鋰電池芯主要由正極板、隔膜、負(fù)極板、電解液組成；正極板、隔膜、負(fù)極板纏繞或?qū)盈B，包裝，灌注電解液，封裝后即制成電芯，鋰電池保護(hù)板的作用很多人都不知道，鋰電池保護(hù)板，顧名思義就是保護(hù)鋰電池用的，鋰電池保護(hù)板的作用是保護(hù)電池不過(guò)放、不過(guò)充、不過(guò)流，還有就是輸出短路保護(hù)。

 

　　鋰電池保護(hù)板技術(shù)參數(shù)

 

　　均衡電流：80mA（VCELL=4.20V時(shí)）

 

　　均衡起控點(diǎn)：4.18±0.03V過(guò)充門(mén)限：4.25±0.05V（4.30±0.05V可選）

 

　　過(guò)放門(mén)限：2.90±0.08V（2.40±0.05V可選）

 

　　過(guò)放延時(shí)：5mS

 

　　過(guò)放釋放：斷開(kāi)負(fù)載，并且各單體電池電壓均高于過(guò)放門(mén)限；

 

　　過(guò)流釋放：斷開(kāi)負(fù)載釋放

 

　　過(guò)溫保護(hù)：有接口，需安裝可恢復(fù)性溫度保護(hù)開(kāi)關(guān)；

 

　　工作電流：15A（根據(jù)客戶選擇）

 

　　靜態(tài)功耗：《0.5mA

 

　　短路保護(hù)功能：能保護(hù)，斷開(kāi)負(fù)載可自恢復(fù)。

 

　　主要功能：過(guò)充保護(hù)功能，過(guò)放保護(hù)功能，短路保護(hù)功能，過(guò)流保護(hù)功能，過(guò)溫保護(hù)功能，均衡保護(hù)功能。

 

　　接口定義：該板的充電口與放電口相互獨(dú)立，兩者共正極，B-為連接電池的負(fù)極，C-為充電口的負(fù)極；P-為放電口的負(fù)極；B-、P-、C-焊盤(pán)均是過(guò)孔式，焊盤(pán)孔直徑均為3mm;電池各充電檢測(cè)接口以DC針座形式輸出。

 

　　參數(shù)說(shuō)明：最大工作電流和過(guò)流保護(hù)電流值的配置，單位：A（5/8，8/15，10/20，12/25，15/30，20/40，25/35，30/50，35/60，50/80，80/100），特殊過(guò)流值可以按客戶要求定制。

 

　　眾所周知，鋰電池是當(dāng)下在各個(gè)領(lǐng)域都會(huì)用到的新能源電池，但是鋰電池需要保護(hù)板的保護(hù)很多人都不知道，保護(hù)板在電池使用中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，下面我們就來(lái)了解一下保護(hù)板的結(jié)構(gòu)及其保護(hù)原理。

 

　　保護(hù)板有兩個(gè)核心的部件：一個(gè)保護(hù)IC，它是由精確地比較器獲得可靠的保護(hù)參數(shù)。另外一個(gè)是MOSFET串在主要放電回路中擔(dān)當(dāng)高速開(kāi)關(guān)，執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，IC通過(guò)監(jiān)視電池電壓差來(lái)控制MOS管。普通保護(hù)板上還有電阻、電容、及輔助FUSE、PTC、NTC、ID、儲(chǔ)存器等。保護(hù)板上的B+、B-分別接電芯正極、負(fù)極。P+、P-分別是保護(hù)板輸出的正極、負(fù)極。

 

　　保護(hù)板會(huì)對(duì)電池進(jìn)行過(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)流保護(hù)以及溫度保護(hù)。

 

　　鋰電池在充電時(shí)要求恒流、恒壓，在充電初期，為恒流充電，隨著充電過(guò)程，電壓上升到一定的數(shù)值，轉(zhuǎn)為恒壓充電，直至電流越來(lái)越小。電池在被充電過(guò)程中，如果充電電路失去控制，就會(huì)使電壓超過(guò)一定的數(shù)值后繼續(xù)恒流充電，電池電壓也會(huì)繼續(xù)上升，將會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞或出現(xiàn)安全問(wèn)題。當(dāng)電池中有保護(hù)板時(shí)，保護(hù)板的過(guò)充保護(hù)功能將啟動(dòng)，并切斷MOS管，禁止對(duì)電池組充電，保護(hù)電池的安全?！∮捎阡囯姵氐幕瘜W(xué)特性，在正常使用過(guò)程中，其內(nèi)部進(jìn)行　電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)正反應(yīng)，但在某些條件下，如　對(duì)其過(guò)充電、過(guò)放電和過(guò)電流將會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)副　反應(yīng)，該副反應(yīng)加劇后，會(huì)嚴(yán)重影響電池的性能與使用壽命，　并可能產(chǎn)生大量氣體，使電池內(nèi)部壓力迅速增大后爆炸而導(dǎo)　致安全問(wèn)題，因此所有的鋰電池都需要一個(gè)保護(hù)電路，用于　對(duì)電池的充、放電狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，并在某些條件下關(guān)斷　充、放電回路以防止對(duì)電池發(fā)生損害

 

　　下圖為一個(gè)典型的鋰電池保護(hù)電路原理圖。

 

　

 

　　如上圖所示，該保護(hù)回路由兩個(gè)ＭＯＳＦＥＴ（Ｖ１、Ｖ２）和一個(gè)控制ＩＣ?。ǎ危保┩饧右恍┳枞菰?gòu)成?？刂疲桑秘?fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電池電壓與回路電流，　并控制兩個(gè)ＭＯＳＦＥＴ的柵極，ＭＯＳＦＥＴ在電路中起開(kāi)關(guān)作用，分別控制　著充電回路與放電回路的導(dǎo)通與關(guān)斷，Ｃ３為延時(shí)電容，該電路具有過(guò)充　電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)與短路保護(hù)功能，其工作原理分析如　下：

 

　?。薄⒄顟B(tài)　

        在正常狀態(tài)下電路中Ｎ１的“ＣＯ”與“ＤＯ”腳都輸出高電壓，兩個(gè)ＭＯＳＦＥＴ　都處于導(dǎo)通狀態(tài)，電池可以自由地進(jìn)行充電和放電，由于ＭＯＳＦＥＴ的導(dǎo)　通阻抗很小，通常小于３０毫歐，因此其導(dǎo)通電阻對(duì)電路的性能影響很小?！〈藸顟B(tài)下保護(hù)電路的消耗電流為μＡ級(jí)，通常小于７μＡ。

 

　?。?、過(guò)充電保護(hù)　

        鋰離子電池要求的充電方式為恒流／恒壓，在充電初期，為恒流充電，隨著充電　過(guò)程，電壓會(huì)上升到４．２Ｖ（根據(jù)正極材料不同，有的電池要求恒壓值為４．１Ｖ），轉(zhuǎn)　為恒壓充電，直至電流越來(lái)越小。　電池在被充電過(guò)程中，如果充電器電路失去控制，會(huì)使電池電壓超過(guò)４．２Ｖ后繼續(xù)　恒流充電，此時(shí)電池電壓仍會(huì)繼續(xù)上升，當(dāng)電池電壓被充電至超過(guò)４．３Ｖ時(shí)，電池　的化學(xué)副反應(yīng)將加劇，會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞或出現(xiàn)安全問(wèn)題?！≡趲в斜Ｗo(hù)電路的電池中，當(dāng)控制ＩＣ檢測(cè)到電池電壓達(dá)到４．２８Ｖ（該值由控制ＩＣ　決定，不同的ＩＣ有不同的值）時(shí)，其“ＣＯ”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷海梗郑灿伞?dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷了充電回路，使充電器無(wú)法再對(duì)電池進(jìn)行充電，起到過(guò)　充電保護(hù)作用。而此時(shí)由于Ｖ２自帶的體二極管ＶＤ２的存在，電池可以通過(guò)該二　極管對(duì)外部負(fù)載進(jìn)行放電。在控制ＩＣ檢測(cè)到電池電壓超過(guò)４．２８Ｖ至發(fā)出關(guān)斷Ｖ２信　號(hào)之間，還有一段延時(shí)時(shí)間，該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由Ｃ３決定，通常設(shè)為１秒左右，　以避免因干擾而造成誤判斷。

 

　?。?、短路保護(hù)　

        電池在對(duì)負(fù)載放電過(guò)程中，若回路電流大到使Ｕ＞０．９Ｖ（該　值由控制ＩＣ決定，不同的ＩＣ有不同的值）時(shí)，控制ＩＣ則判斷　為負(fù)載短路，其“ＤＯ”腳將迅速由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷海埂。郑庇蓪?dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷放電回路，起到短路保護(hù)作用?！《搪繁Ｗo(hù)的延時(shí)時(shí)間極短，通常小于７微秒。其工作原理與　過(guò)電流保護(hù)類(lèi)似，只是判斷方法不同，保護(hù)延時(shí)時(shí)間也不一　樣。　除了控制ＩＣ外，電路中還有一個(gè)重要元件，就是ＭＯＳＦＥＴ，　它在電路中起著開(kāi)關(guān)的作用，由于它直接串接在電池與外部　負(fù)載之間，因此它的導(dǎo)通阻抗對(duì)電池的性能有影響，當(dāng)選用　的ＭＯＳＦＥＴ較好時(shí)，其導(dǎo)通阻抗很小，電池包的內(nèi)阻就小，　帶載能力也強(qiáng)，在放電時(shí)其消耗的電能也少。

 

　?。?、過(guò)電流保護(hù)　

         由于鋰離子電池的化學(xué)特性，電池生產(chǎn)廠家規(guī)定了其放電電流最大不能　超過(guò)２Ｃ（Ｃ＝電池容量／小時(shí)），當(dāng)電池超過(guò)２Ｃ電流放電時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致電　池的永久性損壞或出現(xiàn)安全問(wèn)題。　電池在對(duì)負(fù)載正常放電過(guò)程中，放電電流在經(jīng)過(guò)串聯(lián)的２個(gè)ＭＯＳＦＥＴ　時(shí)，由于ＭＯＳＦＥＴ的導(dǎo)通阻抗，會(huì)在其兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓，該電壓值　Ｕ＝Ｉ＊ＲＤＳ＊２，　ＲＤＳ為單個(gè)ＭＯＳＦＥＴ導(dǎo)通阻抗，控制ＩＣ上的“Ｖ－”腳對(duì)該電壓　值進(jìn)行檢測(cè)，若負(fù)載因某種原因?qū)е庐惓＃够芈冯娏髟龃?，?dāng)回路電　流大到使Ｕ＞０．１Ｖ（該值由控制ＩＣ決定，不同的ＩＣ有不同的值）時(shí)，其　“ＤＯ”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?，使Ｖ１由?dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷了放　電回路，使回路中電流為零，起到過(guò)電流保護(hù)作用?！≡诳刂疲桑脵z測(cè)到過(guò)電流發(fā)生至發(fā)出關(guān)斷Ｖ１信號(hào)之間，也有一段延時(shí)時(shí)　間，該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由Ｃ３決定，通常為１３毫秒左右，以避免因干擾而　造成誤判斷?！≡谏鲜隹刂七^(guò)程中可知，其過(guò)電流檢測(cè)值大小不僅取決于控制ＩＣ的控制　值，還取決于ＭＯＳＦＥＴ的導(dǎo)通阻抗，當(dāng)ＭＯＳＦＥＴ導(dǎo)通阻抗越大時(shí)，對(duì)同　樣的控制ＩＣ，其過(guò)電流保護(hù)值越小。

 

　?。?、過(guò)放電保護(hù)

    　電池在對(duì)外部負(fù)載放電過(guò)程中，其電壓會(huì)隨著放電過(guò)程逐漸降低，當(dāng)電池電壓降　至２．５Ｖ時(shí)，其容量已被完全放光，此時(shí)如果讓電池繼續(xù)對(duì)負(fù)載放電，將造成電池　的永久性損壞。　在電池放電過(guò)程中，當(dāng)控制ＩＣ檢測(cè)到電池電壓低于２．３Ｖ（該值由控制ＩＣ決定，不　同的ＩＣ有不同的值）時(shí)，其“ＤＯ”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?，使Ｖ１由?dǎo)通轉(zhuǎn)為　關(guān)斷，從而切斷了放電回路，使電池?zé)o法再對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電，起到過(guò)放電保護(hù)作　用。而此時(shí)由于Ｖ１自帶的體二極管ＶＤ１的存在，充電器可以通過(guò)該二極管對(duì)電　池進(jìn)行充電。　由于在過(guò)放電保護(hù)狀態(tài)下電池電壓不能再降低，因此要求保護(hù)電路的消耗電流極　小，此時(shí)控制ＩＣ會(huì)進(jìn)入低功耗狀態(tài)，整個(gè)保護(hù)電路耗電會(huì)小于０．１μＡ。　在控制ＩＣ檢測(cè)到電池電壓低于２．３Ｖ至發(fā)出關(guān)斷Ｖ１信號(hào)之間，也有一段延時(shí)時(shí)　間，該延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由Ｃ３決定，通常設(shè)為１００毫秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。