鐵鋰電池保護芯片和鋰電池保護板均衡工作原理

來源：存能電氣  日期：2019-06-04 13:34  瀏覽量：次

　　鐵鋰電池保護芯片和鋰電池保護板均衡工作原理。鐵鋰電池主要由兩大塊構(gòu)成，電芯和保護板PCM。電芯主要由正極材料、負極材料、電解液、隔膜和外殼構(gòu)成，而保護板主要由保護芯片（或管理芯片）、MOS管、電阻、電容和PCB板等構(gòu)成。

　　鐵鋰電池保護芯片工作原理

　　磷酸鐵鋰電池電路具有過充電保護、過放電保護、過電流保護與短路保護功能。只有了解這些基本的保護芯片工作原理，才能更好的設計磷酸鐵鋰電池組，甚至可以協(xié)助品質(zhì)部分一起分析異常電池或電路。磷酸鐵鋰電池（可充型）之所以需要保護，是由它本身特性決定的。由于鋰電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電，因此鋰電池鋰電組件總會跟著一塊精致的保護板和一片電流保險器出現(xiàn)。

　　鐵鋰電池的保護功能通常由保護電路板和PTC等電流器件協(xié)同完成，保護板是由電子電路組成，在-40℃至+85℃的環(huán)境下時刻準確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流，及時控制電流回路的通斷；PTC在高溫環(huán)境下防止電池發(fā)生惡劣的損壞。

　　1、保護芯片工作原理中的主要元器件的介紹：IC：它是保護芯片的核心，首先取樣電池電壓，然后通過判斷發(fā)出各種指令。MOS管：它主要起開關(guān)作用。

　　2、保護芯片正常工作：保護芯片上MOS管剛開始可能處于關(guān)斷狀態(tài)，電池接上保護芯片后，必須先觸發(fā)MOS管，P+與P-端才有輸出電壓，觸發(fā)常用方法——用一導線把B-與P-短接。

　　3、保護芯片過充保護：在P+與P-上接上一高于電池電壓的電源，電源的正極接B+、電源的負極接B-，接好電源后，電池開始充電，電流方向如圖所示的I1的流向電流從電源正極出發(fā)，流經(jīng)電池、D1、MOS2到電源負極（這時MOS1被D1短路），IC通過電容來取樣電池電壓的值，當電池電壓達到4.25v時，IC發(fā)出指令，使引腳CO為低電平，這時電流從電源正極出發(fā)，流經(jīng)電池、D1、到達MOS2時由于MOS2的柵極與CO相連也為低電平，MOS2關(guān)斷，整個回路被關(guān)斷，電路起到保護作用。

　　4、保護芯片過放保護：在P+與P-上接上一合適的負載后，電池開始放電其電流方向如I2，電流從電池的正極經(jīng)負載、D2、MOS1到電池的負極，（這時MOS2被D2短路）；當電池放電到2.5v時IC采樣并發(fā)出指令，讓MOS1截止，回路斷開，電池被保護了。

　　5、過流保護：在P+與P-上接上一合適的負載后，電池開始放電其電流方向如I2，電流從電池的正極經(jīng)負載、D2、MOS1到電池的負極，（這時MOS2被D2短路）；當負載突然減小，IC通過VM引腳采樣到突然增大電流而產(chǎn)生的電壓這時IC采樣并發(fā)出指令，讓MOS1截止，回路斷開，電池被保護了。

　　6、短路保護：在P+與P-上接上空負載后，磷酸鐵鋰電池開始放電其電流方向如I2，電流從電池的正極經(jīng)負載、D2、MOS1到電池的負極，（這時MOS2被D2短路）；IC通過VM引腳采樣到突然增大電流而產(chǎn)生的電壓這時IC采樣并發(fā)出指令，讓MOS1截止，回路斷開，電池被保護了。

　　鋰電池保護板均衡工作原理

　　鋰電池保護板是對串聯(lián)鋰電池組的充放電保護；在充滿電時能保證各單體電池之間的電壓差異小于設定值，實現(xiàn)鋰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；同時檢測電池組中各個單體電池的過壓、欠壓、過流、短路、過溫狀態(tài)，保護并延長電池使用壽命；欠壓保護使每一單節(jié)電池在放電使用時避免電池因過放電而損壞。

　　鋰電池保護板均衡原理常用的均衡充電技術(shù)包括恒定分流電阻均衡充電、通斷分流電阻均衡充電、平均電池電壓均衡充電、開關(guān)電容均衡充電、降壓型變換器均衡充電、電感均衡充電等。

　　成組的鋰電池串聯(lián)充電時，應保證每節(jié)電池均衡充電，否則使用過程中會影響整組磷酸鐵鋰電池的性能和壽命。而現(xiàn)有的單節(jié)鋰電池保護芯片均不含均衡充電控制功能，多節(jié)鋰電池保護芯片均衡充電控制功能需要外接CPU;通過和保護芯片的串行通訊來實現(xiàn)，加大了保護電路的復雜程度和設計難度、降低了系統(tǒng)的效率和可靠性、增加了功耗。

　　鋰電池保護板均衡原理根據(jù)應用的需要，在改變保護芯片型號和串聯(lián)數(shù)，電路中開關(guān)器件和能耗元件的功率等級之后，可對任意結(jié)構(gòu)和電壓等級的動力鋰電池組實現(xiàn)保護和均充。

　　以上就是鐵鋰電池保護芯片和鋰電池保護板均衡工作原理。磷酸鐵鋰電池保護板有保護電池，避免電池過充的功能。通過保護芯片控制分流放電支路開關(guān)器件的通斷實現(xiàn)均衡充電，該方案有別于傳統(tǒng)的在充電器端實現(xiàn)均衡充電的做法，降低了鋰電池組充電器設計應用的成本。