鋰電池保護板

鋰電池保護板是對串聯(lián)鋰電池組的充放電保護；在充滿(mǎn)電時(shí)能保證各單體電池之間的電壓差異小于設定值（一般±20mV），實(shí)現電池組各單體電池的均充，有效地改善了串聯(lián)充電方式下的充電效果；同時(shí)檢測電池組中各個(gè)單體電池的過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、短路、過(guò)溫狀態(tài)，保護并延長(cháng)電池使用壽命；欠壓保護使每一單節電池在放電使用時(shí)避免電池因過(guò)放電而損壞。

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

鋰電池保護板工作原理及技術(shù)參數

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。

鋰電池保護板技術(shù)參數:

均衡 電流 ：80mA（VCELL=4.20V時(shí)）

均衡起控點(diǎn)：4.18±0.03 V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

過(guò)放釋放 ：斷開(kāi)負載，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)負載釋放

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

工作電流 ：15A（根據客戶(hù)選擇）

靜態(tài)功耗 ：《0.5mA》

短路保護功能：能保護，斷開(kāi)負載可自恢復。

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

接口定義：該板的充電口與放電口相互獨立，兩者共正極，B-為連接電池的負極，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），特殊過(guò)流值可以按客戶(hù)要求定制。

鋰電池保護板的作用

電壓保護

過(guò)充，過(guò)放，這要根據電池的材料不同而有所改變，這點(diǎn)看似簡(jiǎn)單，但要細節上來(lái)看，還是有經(jīng)驗學(xué)問(wèn)的。過(guò)充保護，在我們以往的單節電池保護電壓都會(huì )高出電池充飽電壓50~150mV。但是動(dòng)力電池不一樣，如果你要想延長(cháng)電池壽命，你的保護電壓就選擇電池的充飽電壓，甚至還要比此電壓還低些。比如錳鋰電池，可以選擇4.18V~4.2V。因為它是多串數的，整個(gè)電池組的壽命容量主要是以容量最低的那顆電池以準，小容量的總是在大電流高電壓工作，所以衰減加快。而大容量每次都是輕充輕放，自然衰減要慢得多了。為了讓小容量的電池也是輕充輕放，所以過(guò)充保護電壓點(diǎn)不要選擇太高。這個(gè)保護延時(shí)可以做到1S,防止脈沖的影響從而保護。

過(guò)放保護，也是與電池的材料有關(guān)，如錳鋰電池一般選擇在2.8V~3.0V。盡量要比它單顆電池過(guò)放的電壓稍高點(diǎn)。因為，在國內生產(chǎn)的電池，電池電壓低于3.3V后，各顆電池的放電特性完全不一，因此是提前保護電池，這樣對電池的壽命是一個(gè)很好的保護?？偟囊稽c(diǎn)就是盡量讓每一顆電池都工作在輕充輕放下工作，一定是對電池的壽命是一個(gè)幫助。過(guò)放保護延滯時(shí)間，它要根據負載的不同而有所改變，比如電動(dòng)工具類(lèi)的，他的啟動(dòng)電流一般都在10C以上，因此會(huì )在短時(shí)間內把電池的電壓拉到過(guò)放電壓點(diǎn)從而保護。此時(shí)無(wú)法讓電池工作。這是值得注意的地方。

電流保護

它主要體現在工作電流與過(guò)電流使開(kāi)關(guān)MOS斷開(kāi)從而保護電池組或負載。MOS管的損壞主要是溫度急劇升高，它的發(fā)熱也是電流的大小及 本身的內阻來(lái)決定的，當然小電流，對MOS沒(méi)什么影響，但是大電流呢，這個(gè)就要好好做些處理了， 在通過(guò)額定電流時(shí)，小電流10A以下，我們可以直接用電壓來(lái)驅動(dòng)MOS管。大電流，一定是要加驅動(dòng)，給MOS足夠大的驅動(dòng)電流。以下在MOS管驅動(dòng)有講到工作電流，在設計的時(shí)候，MOS管上不能存在超過(guò)0.3W的功率。計算工式：I2*R/N。R為MOS的內阻，N為MOS的數量。如果功率超過(guò)，MOS會(huì )產(chǎn)生25度以上的溫升，又因它們都是密封的,就算有散熱片，長(cháng)時(shí)間工作時(shí)，溫度還是會(huì )上去，因為他沒(méi)地方可散熱。當然MOS管是沒(méi)任何問(wèn)題，問(wèn)題是他產(chǎn)生熱量會(huì )影響到電池，畢竟保護板是與電池放在一起的。

過(guò)流保護(最大電流)，此項是保護板必不可少的，非常關(guān)鍵的一個(gè)保護參數。保護電流的大小與MOS的功率息息相關(guān)，因此在設計時(shí)，要盡量給出MOS能力的余量。在布板的時(shí)候，電流檢測點(diǎn)一定要選好位置，不能只接通就行，這需要經(jīng)驗值。一般建議接在檢測電阻的中間端。還要注意電流檢測端的干擾問(wèn)題，因為它的信號很容易受到干擾。過(guò)流保護延時(shí)，它也是要根不同的產(chǎn)品做相應的調整。在此不多說(shuō)了。

短路保護

嚴格來(lái)講，他是一個(gè)電壓比較型的保護，也就是講是用電壓的比較直接關(guān)斷或驅動(dòng)的，不要經(jīng)過(guò)多余的處理。短路延時(shí)的設置也很關(guān)鍵，因為在我們的產(chǎn)品中，輸入濾波電容都是很大的，在接觸時(shí)第一時(shí)間給電容充電，此時(shí)就相當于電池短路來(lái)給電容充電。

溫度保護

一般在智能電池上都會(huì )用到，也是不可少的。但往往它的完美總會(huì )帶來(lái)另一方面的不足。我們主要是檢測電池的溫度來(lái)斷開(kāi)總開(kāi)關(guān)來(lái)保護電池本身或負載。如果是在一個(gè)恒定的環(huán)境條件下，當然不會(huì )有什么問(wèn)題。由于電池的工作環(huán)境是我們不可控的，太多太復雜的變化，因此不好選擇。如在北方的冬天，我們定在多少合適?又如夏天的南方地區，又定多少合適?顯然范圍太寬不可控的因素太多，仁者見(jiàn)仁，智者見(jiàn)智的去選擇了。

MOS保護

主要是MOS的電壓，電流與溫度。當然就是牽扯到MOS管的選型了。MOS的耐壓當然要超過(guò)電池組的電壓，這是必須的。電流講的是在通過(guò)額定電流時(shí)MOS管體上的溫升了一般不超過(guò)25度的溫升，個(gè)人經(jīng)驗值，只供參考。MOS的驅動(dòng)，也許會(huì )有的人會(huì )講，我有用低內阻大電流的MOS管，但為何還有蠻高的溫度?這是MOS管的驅動(dòng)部分沒(méi)有做好，驅動(dòng)MOS要有足夠大的電流，具體多大的驅動(dòng)電流，要根據功率MOS管的輸入電容來(lái)定。因此，一般的過(guò)流與短路驅動(dòng)都不能用芯片直接驅動(dòng)，一定要外加。在大電流(超過(guò)50A)工作時(shí)，一定要做到多級多路驅動(dòng)，才能保證MOS的同一時(shí)間同一電流正常打開(kāi)與關(guān)閉。因為MOS管有一個(gè)輸入電容， MOS管功率,電流越大，輸入電容也就越大，如果沒(méi)有足夠的電流，不會(huì )在短時(shí)間做出完整的控制。尤其是電流超過(guò)50A時(shí)，電流設計上更要細化，一定要做到多級多路驅動(dòng)控制。這樣才能保證MOS的正常過(guò)流與短路保護。MOS電流平衡，主要講的是多顆MOS并起來(lái)用時(shí)，要讓每一顆MOS管通過(guò)的電流，打開(kāi)與關(guān)閉時(shí)間都是一致的。這就要在畫(huà)板方面入手了，它們的輸入輸出一定要對稱(chēng)，一定要保證每一個(gè)管子通過(guò)的電流是一致這才是目的。

自耗電量

這個(gè)參數是越小越好，最理想的狀態(tài)是為零，但不可能做到這一點(diǎn)。就是因為人人都想把這個(gè)參數做小，有很多人的要求更低，甚至離譜，我們想想，保護板上有芯片，它們是要工作的，可以做到很低，但是可靠性呢?應該是在性能可靠完全OK的情況下再來(lái)考量自耗電的問(wèn)題。有些朋友也許進(jìn)入了誤區，自耗電分為整體的自耗電和每一串的自耗電。

整體自耗電，如果在100~500uA都是沒(méi)什么問(wèn)題的，因為動(dòng)力電池的容量本身就很大。當然電動(dòng)工具的另外分析。如5AH的電池，放電500uA，要放多久，因此對整個(gè)電池組來(lái)講是很微弱的。每串自耗電才最關(guān)鍵的，這個(gè)也不可能為零，當然也是在性能完全可行情況下進(jìn)行，但有一點(diǎn)，每一串的自耗電量一定要一致，一般每一串的差別不能超過(guò)5uA。這點(diǎn)大家應該知道，如果每一串的自耗電不一時(shí)，那么在長(cháng)時(shí)間擱置下，電池的容量一定會(huì )產(chǎn)生變化的。

均衡

均衡這一塊是此文章的論述的重點(diǎn)。目前最通用的均衡方式分為兩種，一種就是耗能式的，另一種就是轉能式的。A耗能式均衡,主要是把多串電池中某節電池的電量或電壓高的用電阻把多余的電能損耗掉。它也分如下三種。

一，充電時(shí)時(shí)均衡，它主要是在充電時(shí)任何一顆電池的電壓高出所有電池平均電壓時(shí)，它就啟動(dòng)均衡，無(wú)論電池的電壓在什么范圍，它主要是應用在智能軟件方案上。當然如何定義可以由軟件任意調整。此方案的優(yōu)點(diǎn)它能有更多的時(shí)間去做電池的電壓均衡。

二，電壓定點(diǎn)均衡，就是把均衡啟動(dòng)定在一個(gè)電壓點(diǎn)上，如錳鋰電池，很多就定在4.2V開(kāi)始均衡。這種方式只是在電池充電的末端進(jìn)行，所以均衡時(shí)間較短，用處可想而知。

三，靜態(tài)自動(dòng)均衡，它也可以在充電的過(guò)程中進(jìn)行，也可以在放電時(shí)進(jìn)行，更有特點(diǎn)的是，電池在靜態(tài)擱置時(shí)，如果電壓不一致時(shí)，它也在均衡著(zhù)，直到電池的電壓達到一致。但有人認為，電池都沒(méi)工作了，為什么保護板還是在發(fā)熱呢?

以上三種方式都以是參考電壓來(lái)實(shí)現均衡的。但是，電池電壓高不一定代表容量就高，也許截然相反。以下論述。其優(yōu)點(diǎn)就是成本低，設計簡(jiǎn)單，在電池電壓不一致時(shí)能起到一定的作用，主要體現在電池長(cháng)時(shí)間擱置自耗引起的電壓不一致。理論上是有微弱的可行性。缺點(diǎn)，電路復雜，元件多，溫度高，防靜電差，故障率高。

鋰電池保護板注意事項

1、不要把電容式鋰電池放在口袋里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。

2、如果電容式鋰電池外包有異，請不要運用它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！

3、不要由于它酷，你就運用它我們都知道，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。

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