電池保護板-鋰電池保護板工作原理以及選用注意選項-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2017-11-06
電池能正常工作，很大程度上得益于保護板，因而保護板也有電池保護神之稱(chēng).
鋰電池保護板主要由維護IC（過(guò)壓維護）和MOS管（過(guò)流維護）構成，是用來(lái)保護鋰電池電芯安全的器材。鋰電池具有放電電流大、內阻低、壽數長(cháng)、無(wú)回憶效應等被人們廣泛運用，鋰離子電池在運用中禁止過(guò)充電、過(guò)放電、短路，不然將會(huì )使電池起火、爆破等喪命缺陷，所以，在運用可充鋰電池都會(huì )帶有一塊維護板來(lái)維護電芯的安全。
過(guò)充電保護板：保護板有必要具有防止電芯電壓超越預設值的才干過(guò)放電維護：保護板有必要具有防止電芯電壓底于預設值的才干。
(過(guò)流保護電流，短路保護）
保護板作為鋰電芯的安全保護器材,既要在設備的正常作業(yè)電流規模內,能可靠工作，又要在當電池被意外短路或過(guò)流時(shí)能迅速動(dòng)作,使電芯得到保護。
定義：當充電電流為500mA時(shí)，MOS管的導通阻抗。
由于通訊設備的工作頻率較高，數據傳輸要求誤碼率低，其脈沖串的上升及下降沿陡，故對電池的電流輸出能力和電壓穩定度要求高，因而保護板的MOS管開(kāi)關(guān)導通時(shí)電阻要小，單節電芯保護板通常在<70mΩ，如太大會(huì )導致通訊設備作業(yè)不正常，如手機在通話(huà)時(shí)突然斷線(xiàn)、電話(huà)接不通、噪聲等現象。
定義：IC作業(yè)電壓為3。6V，空載狀況下，流經(jīng)保護IC的作業(yè)電流，一般極小。
保護板的自耗電流直接影響電池的待機時(shí)刻，通常規則保護板的自耗電流小于10微安。
保護板有必要能通過(guò)國標規則的轟動(dòng),沖擊實(shí)驗;保護板在40到85度能安全工作,能經(jīng)受±15KV的非觸摸ESD靜電測驗。
均衡電流 ：80mA(VCELL=4.20V時(shí))
均衡起控點(diǎn)：4.18±0.03 V 鋰電池保護板原理圖
過(guò)充門(mén)限 ：4.25±0.05 V (4.30±0.05 V可選)
過(guò)放門(mén)限 ：2.90±0.08 V (2.40±0.05 V可選)
過(guò)放延時(shí) ：5mS負載開(kāi)釋
過(guò)溫維護 ：有接口，需裝置可康復性溫度保護開(kāi)關(guān)；
工作電流 ：15A（依據客戶(hù)選擇）
靜態(tài)功耗 ：<0.5mA
短路保護功用：能保護，斷開(kāi)負載可自恢復。
主要功用：過(guò)充保護功用，過(guò)放保護功用，短路保護功用，過(guò)流保護功用，過(guò)溫保護功用，均衡保護功用。
接口定義：該板的充電口與放電口彼此獨立，兩者共正極，B-為銜接電池的負極，C-為充電口的負極；P-為放電口的負極；B-、P-、C-焊盤(pán)均是過(guò)孔式，焊盤(pán)孔直徑均為3mm;電池各充電檢測接口以DC針座形式輸出。
參數說(shuō)明：最大工作電流和過(guò)流保護電流值的配置，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），特別過(guò)流值能夠按客戶(hù)要求定制.
1、 I2C材料寫(xiě)入及核對，如O2、DS、TI、及各家MCU計劃等
2. 寫(xiě)入生產(chǎn)日期(當天日期)和系列號--- Write Serial Number and Manu date
3. 補白：SMBUS,I2C，HDQ通信口等；
3.開(kāi)路電壓測驗：測量加載電壓后，MOS管是否能正常翻開(kāi)；
4. 帶載電壓測驗：測量維護板的帶載才干，然后反響維護直流阻抗
5. VCC電壓測量（芯片的作業(yè)電壓是否正常）
6. 芯片的作業(yè)頻率測量（芯片的作業(yè)晶振頻率）
7. 導通電阻測量（MOS管及FUSE阻值測量）；
8. 辨認電阻—IDR測量；
9. 熱敏電阻---THR；
10. 正常狀況的靜態(tài)功耗電流&休眠靜態(tài)功耗（sleep）
11、關(guān)斷狀況的（Shout Down）靜態(tài)功耗電流；
12. 單節電池過(guò)充保護測驗（COV）：
A、保護下限：測驗保護板是否提前保護，影響電池容量值；
B、保護上限：測驗保護板是否有保護，影響電池的安全性；
C、保護延時(shí)刻上、下限：保護延時(shí)刻是否在規劃規模；
D、恢復測驗：保護后，是否能恢復，聯(lián)系電池能否再次運用問(wèn)題。
13. 單節電池過(guò)放保護測驗（CUV）；
A、保護值上下限:一個(gè)是，電池能否放到最底值，容量能否徹底放出來(lái)，一個(gè)是必定要保護，不然影響電池的壽數；
B、保護延時(shí)刻：保護延時(shí)刻是否在規劃規模，
C、恢復值、恢復時(shí)刻：保護后，是否能恢復，聯(lián)系電池能否再次運用問(wèn)題。
14.PACK電池過(guò)壓保護測驗（POV）保護值、保護延時(shí)刻、恢復值、恢復時(shí)刻（如果有測COV，POV不必測，一般比較不主張只測POV，由于總組的POV即便有保護，并不代表每一節的都能夠保護，萬(wàn)一有某一節不保護了，那就很風(fēng)險。）
15. PACK電池低壓保護測驗（PUV）；保護值、保護延時(shí)刻、恢復值、恢復時(shí)刻；原理同CUV,CUV有測CUV，可不測PUV，理由同POV；
16. 充電過(guò)流保護（OCCHG）；
A、保護值上下限：電流太小，關(guān)系充電時(shí)刻，電流過(guò)大，關(guān)系電池壽數；
B、保護延時(shí)刻：關(guān)系電池發(fā)熱堪至燒維護板問(wèn)題；
C、恢復值、恢復時(shí)刻：電池的再次運用；
17. 放電過(guò)流保護（OCDSG）；
A、保護值上下限：顯得優(yōu)為重要，下限，不能提前保護，不然影響功率，車(chē)跑不快、電動(dòng)工具轉不動(dòng)等，上限必定維護，不維護導至燒電機、電池發(fā)熱等問(wèn)題；
B、保護延時(shí)刻上下限:這個(gè)也比較重要，下限不保護，如果提前保護了，電動(dòng)工具，會(huì )導致旋不緊；上限不保護，可能導致燒電機、電池發(fā)熱等問(wèn)題；
C、恢復值、恢復時(shí)刻：影響電池再次運用；
18. 堵轉電流測驗；保護值、保護延時(shí)刻、恢復值、恢復時(shí)刻(電動(dòng)工具應該是適當重要)
19. 短路保護測驗--- (Short circuit protection)，一般比較難測驗，會(huì )危害保護器材
20. 充電過(guò)溫保護測驗及恢復測驗；
21. 放電過(guò)溫保護測驗恢復測驗；
22. 充電過(guò)低溫保護測驗恢復測驗；
23. 放電過(guò)低溫保護測驗恢復測驗；
24. 預充測驗---UDPPC； 過(guò)放保護：當電池電快要用完時(shí)，電壓到一個(gè)要求的最低值，保護板也會(huì )封閉，不能在放電了，產(chǎn)品因而會(huì )主動(dòng)關(guān)機，構成的一種過(guò)放保護效果。
過(guò)充保護：在給產(chǎn)品充電時(shí)，電壓到達電池最高電壓（4.2V）時(shí)，保護板就會(huì )主動(dòng)斷電封閉，顯現充溢不在繼續充電了。構成的一種過(guò)充保護效果。
短路保護：當電池不小心短路時(shí)，保護板會(huì )在幾毫秒內主動(dòng)封閉，不會(huì )在通電，這時(shí)就是正負極碰到一塊也沒(méi)事，構成的一種短路保護不會(huì )引起爆破事件發(fā)作。
過(guò)電流保護：當電池放電時(shí)，保護板會(huì )有一個(gè)最大的約束電流，不同產(chǎn)品是不一樣的，當放電超越這個(gè)電流保護板也會(huì )主動(dòng)封閉。
首要要依據自己電機功率（需求實(shí)踐功率，一般騎行速度會(huì )對應一個(gè)相應實(shí)踐功率）來(lái)核算電池需求供給的繼續電流。比方電機繼續電流20a（48v下1000w電機），那么就需求電池能夠長(cháng)時(shí)刻供給20a電流而溫升很低（哪怕夏日外面35度溫度，電池溫度也最好操控在50度以下）。別的如果48v下20a電流，超壓一倍（96v，比方ecpu3檔）后繼續電流到50a左右。如果喜愛(ài)長(cháng)時(shí)刻超壓運用，那么請選用能繼續供給50a電流的電池（仍是留意溫升問(wèn)題）。這兒的電池繼續電流不是商家標稱(chēng)的電池放電才干。商家標稱(chēng)幾C（或幾十幾百安培）都是電池放電才干，而真的在這種電流下放電，電池發(fā)熱很?chē)谰?，如果不做好散熱，電池壽數?huì )很短。（而我們電動(dòng)車(chē)運用電池環(huán)境是電池扎堆排放，根本不留空隙，包的很?chē)缹?shí)，更別提怎樣做好強行風(fēng)冷散熱了）。我們的運用環(huán)境很惡劣。電池放電電流需降額運用。評估電池放電電流才干就是看這個(gè)電流下電池對應溫升是多少。
這兒論說(shuō)的僅有準則其實(shí)是運用進(jìn)程中電池的溫升（高溫是鋰電壽數死敵）。最好電池溫度操控在50度以下。（20-30度之間最好）。這也意味著(zhù)如果是容量型鋰電（操控在0.5C以下放電），供給20a的繼續放電電流需求40ah以上容量（當然最主要是要看電池內阻）。如果是動(dòng)力型鋰電，依照1C繼續放電是正常的。哪怕A123超低內阻動(dòng)力型鋰電，也平常最好在1C放電（不超越2C為好，2C放電其實(shí)只能放半個(gè)小時(shí)就沒(méi)電了，沒(méi)太大運用價(jià)值）。容量選擇就看車(chē)子存放空間巨細，個(gè)人開(kāi)銷(xiāo)預算，希望車(chē)子活動(dòng)規模巨細等要素。（小容量的一般有必要動(dòng)力型鋰電）
串聯(lián)運用鋰電的大忌是電池自放電嚴峻不均衡。只需我們都一樣不均衡沒(méi)聯(lián)系，問(wèn)題是這種狀況是急不穩定狀況，好的電池自放電很小，要壞的電池自放電很大，自放電不小不大的狀況一般是由好轉壞的狀況，這個(gè)進(jìn)程是不穩定的。所以需求把自放電大的電池選擇出來(lái)，只留自放電小的電池配組（一般合格品自放電都小，廠(chǎng)家是測量過(guò)的，問(wèn)題是很多不合格品流入商場(chǎng)）。
在自放電小的基礎上，選擇容量鄰近的串聯(lián)。即便容量不鄰近也不會(huì )影響電池壽數，可是會(huì )影響整組電池的可用容量，比方15個(gè)容量是20ah，只1個(gè)是18ah，那么這組電池總容量只能是18ah。用到最終會(huì )是這個(gè)電池沒(méi)電了，維護板要維護了，整組電池電壓還比較高（由于其它15個(gè)電池電壓是正常的，還有電）。所以整組電池的放電維護電壓凹凸能看出整組電池容量是否一起（條件是整組電池滿(mǎn)電的時(shí)分有必要每個(gè)電芯都充溢電了）?？倸w，容量凹凸不均衡不影響電池壽數，僅僅影響整組容量，所以盡量選擇容量鄰近的拼裝。
拼裝電池有必要做到電極間良好的歐姆觸摸電阻。就是電線(xiàn)和電極觸摸電阻越小越好，不然觸摸電阻大電極會(huì )發(fā)熱，這個(gè)熱量會(huì )順著(zhù)電極傳遞給電芯內部影響電池壽數。當然拼裝電阻大的體現就是相同放電電流下電池組壓降大。（壓降一部分是電芯內阻，一部分是拼裝的觸摸電阻和電線(xiàn)電阻）
（數據針對磷酸鐵鋰電池，一般3.7v電池原理相同，僅僅數據不同）
保護板意圖是用來(lái)保護電池防止過(guò)充電和過(guò)放電，防止大電流損壞電池，而且滿(mǎn)電時(shí)做電池電壓均衡（均衡才干一般都比較小，所以如果有自放電大的電芯保護板是很難均衡的，也有任何狀況都做均衡的保護板，就是從開(kāi)端充電就做均衡，好像很少）。
為了電池組壽數，主張任何時(shí)分電池充電電壓都不要超越3.6v，意味著(zhù)維護板保護動(dòng)作電壓不高于3.6v，均衡電壓主張3.4v-3.5v（每個(gè)電芯3.4v現已充進(jìn)大于99%電量了，指的停止狀況，大電流充電時(shí)電壓會(huì )升高）。電池放電保護電壓一般2.5v以上就能夠（2v以上問(wèn)題不大，一般很少有時(shí)機用到徹底沒(méi)電，所以這個(gè)要求不高）。
充電器主張最高電壓（最終一步充電能夠為最高恒壓充電形式）為3.5*串數，比方16串的為56v左右。平常充電能夠每節均勻3.4v截止充電（根本充溢了），這樣電池壽數有保證，可是由于保護板還沒(méi)開(kāi)端均衡，如果電芯有自放電大的，會(huì )隨著(zhù)時(shí)刻推移，體現為整組容量逐步下降。所以還需求定時(shí)（比方每周）把電池每節充到3.5v-3.6v并堅持幾個(gè)小時(shí)（只需均勻大于均衡發(fā)動(dòng)電壓就能夠了），自放電越大，均衡需求時(shí)刻越長(cháng)，自放電過(guò)大的電芯現已很難均衡，需求除掉。所以選擇保護板的時(shí)分，盡量選擇3.6v過(guò)壓維護的，3.5v左右發(fā)動(dòng)均衡的。（商場(chǎng)上大部分是3.8v以上過(guò)壓維護，3.6v以上發(fā)動(dòng)均衡）。其實(shí)選擇適宜均衡發(fā)動(dòng)電壓比維護電壓還重要，由于最高電壓能夠靠調節充電器最高電壓約束（就是平常讓維護板沒(méi)時(shí)機做高壓維護），但如果均衡電壓高了，電池組沒(méi)時(shí)機均衡（除非充電電壓大于均衡電壓，但這樣影響電池壽數），電芯因自放電容量會(huì )慢慢下降（自放電為0的抱負電芯是不存在的）。
保護板繼續放電電流才干。這個(gè)是最不好談?wù)摰臇|西。由于單說(shuō)維護板限流才干沒(méi)含義。比方一個(gè)75nf75管你讓它繼續通過(guò)50a電流（這時(shí)發(fā)熱功率大概30w左右，同口板至少2個(gè)串聯(lián)60w），只需有散熱片滿(mǎn)意散熱是沒(méi)問(wèn)題的。能夠一向堅持在50a乃至更高不燒管?？墒悄悴荒苷f(shuō)這個(gè)保護板能繼續50a電流。由于我們的保護板大多都放在電池盒里邊和電池離的很近，乃至是近靠著(zhù)。所以這么高溫度會(huì )導熱電池升溫，問(wèn)題來(lái)了，高溫是電池的死敵。
所以保護板的運用環(huán)境決議了如何選擇限流巨細（而不是保護板自身電流才干）。如果是把保護板從電池盒拿出來(lái)，那么幾乎隨便一個(gè)帶散熱片的保護板都能搞定50a繼續電流乃至更高（這時(shí)只考慮保護板才干，不必憂(yōu)慮溫升給電芯帶來(lái)危害）。下面說(shuō)說(shuō)我們常用環(huán)境，就是和電池在同一個(gè)密閉空間里。這時(shí)保護板的最大發(fā)熱功率最好操控在10w以下（如果是小保護板需求5w以下，大體積保護板能夠10w以上，由于自身散熱好，溫度不會(huì )太高），至于多少適宜，主張繼續電流時(shí)整個(gè)板子最高溫度不超越60度（50度以下最好）。理論上保護板溫度越低越好，對電芯越?jīng)]影響。
同口板由于充電電mos串聯(lián)，所以相同狀況比異口板發(fā)熱翻倍，為了相同發(fā)熱，只要管子數量高4倍（相同類(lèi)型mos條件下）。 我們核算一下，假設50a繼續電流，那么mos內阻為2毫歐姆（需求5個(gè)75nf75管才干得到這個(gè)等效內阻），發(fā)熱功率是50*50*0.002=5w。這時(shí)是能夠的（其實(shí)2毫歐姆內阻的mos電流才干100a以上都沒(méi)問(wèn)題，但發(fā)熱大）。如果是同口板，需求4個(gè)2毫歐姆內阻mos（每2個(gè)并聯(lián)內阻為1毫歐姆，再串聯(lián)，總內阻等于2毫歐姆.如果用75管，需求總數量20只）。100a繼續電流答應發(fā)熱功率10w的話(huà)，需求內阻為1毫歐姆的管子（當然能夠通過(guò)mos并聯(lián)得到相同等效內阻），如果異口板數量仍是4倍，如果100a繼續電流仍最高答應5w發(fā)熱功率，那么只能用0.5毫歐姆管子，相對于50a繼續電流需求數量4倍mos才干相同發(fā)熱量）。所以在運用維護板時(shí)，為了下降溫度，選用內阻小的板子，如果內阻現已斷定那么請盡量讓板子和外界散熱好點(diǎn)。選擇維護板別聽(tīng)賣(mài)家忽悠的繼續多少電流才干，就問(wèn)保護板放電回路總內阻是多少就能夠自己算了（問(wèn)用的什么類(lèi)型管子，用了多少數量，自己查內阻核算）。筆者感覺(jué)如果真的在賣(mài)家標稱(chēng)繼續電流下放電，保護板溫升應該比較高。所以最好降額選擇保護板。（說(shuō)50a繼續，你用到30a就好了，需求50a繼續的，最好買(mǎi)80a標稱(chēng)繼續的）。運用48v ecpu的用戶(hù)，主張選擇保護板總內阻不大于2毫歐姆。
同口板和異口板差異：同口板是充放電同一根線(xiàn)，充電和放電都受保護。
異口板是充電線(xiàn)和放電線(xiàn)獨立，充電口只充電時(shí)保護過(guò)充，如果從充電口放電則不維護（可是徹底能放電，不過(guò)充電口電流才干一般比較?。?。放電口是放電時(shí)保護過(guò)放，如果從放電口充電則不保護過(guò)充（所以ecpu的反充電對異口板來(lái)說(shuō)是徹底能用的。而且反充進(jìn)的能量絕比照運用的少，所以不必憂(yōu)慮因反充電電池過(guò)充了。除非剛充溢電出門(mén)，立便是幾公里的下坡，這樣一向發(fā)動(dòng)eabs反充電真有可能把電池搞過(guò)充，這種狀況根本不存在），不過(guò)正常運用充電絕對不能從放電口充電，除非自己一向監控充電電壓（比方暫時(shí)路旁邊緊急大電流充電，能夠從放電口充電，不需求充溢就繼續騎行，不必憂(yōu)慮過(guò)充）
算好你的電機最大繼續電流，選擇適宜容量或動(dòng)力的電池能滿(mǎn)意這個(gè)繼續電流而溫升得到操控，選維護板內阻越小越好。維護板過(guò)流維護其實(shí)只需求短路維護等非正常運用維護就好了（千萬(wàn)別想通過(guò)維護板限流來(lái)約束操控器或電機需求電流）。由于如果你電機需求50a電流，你非用維護板限流40a，會(huì )導致常常維護，操控器俄然斷電反而簡(jiǎn)單壞操控器。（我的4組電池裝車(chē)一年半了，從沒(méi)有一次時(shí)機因大電流放電維護板維護過(guò)，由于線(xiàn)路沒(méi)短路過(guò)，而且大電流時(shí)往往空開(kāi)就直接跳掉了，保護板一般答應瞬間大電流）。
如果你要隨身攜帶備用電池，請確保它們沒(méi)法兒意外漏電；如果鄰近有什么導電終端會(huì )使你的電池發(fā)作點(diǎn)意外，適當好是采納一個(gè)防范措施來(lái)保證你的人生安全。一些電子煙廠(chǎng)商會(huì )在隨配的套裝里附贈一個(gè)電池的硅膠或許其他絕緣體的維護套，用這個(gè)把暴露的電池極彼此阻隔開(kāi)來(lái)，防止它們之間發(fā)作磕碰，然后防止意外的爆破事端。究竟這玩意兒并不是放兜里就會(huì )隨時(shí)爆破的，關(guān)鍵看你怎樣放？
常常查看電池的外包殼，盡管這是一層包裝殼，卻起到保護電池的效果。隨著(zhù)長(cháng)時(shí)間地充電和插拔，會(huì )不可防止地危害到電池的外殼。所以要定時(shí)查看電池的外包裝，發(fā)現有洼陷或不明液體滲漏時(shí)，就得留意了，這樣的電池千萬(wàn)不能再用，趕緊換電池，防止電池漏液發(fā)作爆破~實(shí)在是無(wú)法用肉眼區分電池的好壞時(shí)，電池檢測儀來(lái)幫你！
我們都知道，部分動(dòng)手能力強的玩家總喜歡標新立異，追求一些與眾不同的設備，于是混合在一起的配件并未經(jīng)過(guò)相關(guān)儀器的安全監測，當中的細小誤差雖說(shuō)不大，但有時(shí)也會(huì )成為導致電子煙爆炸的元兇。所以并不推薦！
鋰離子電池發(fā)生故障的典型模式是，電解質(zhì)被加熱至沸點(diǎn)，電池的內部壓力升高到一個(gè)點(diǎn)，以至電池頂部的封口板破裂，壓力突然釋放沖出電池的密封端。
鋰電運用需求操控最高溫度（大電流放電引起的溫升或和環(huán)境一起引起的），操控最高充電電壓和最低放電電壓（用保護板和充電器合作完成）。平常不必時(shí)最好使電池呆在渠道電壓（磷酸鐵鋰3.25-3.3v左右）。
保護板的內阻越低越好，越低越不發(fā)熱。保護板限流巨細是靠康銅絲取樣電阻決議的，但繼續電流才干是mos決議的（由于mos內阻決議溫升）。
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