鐵鋰電池保護(hù)芯片和鋰電池保護(hù)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(hù)芯片和鋰電池保護(hù)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(hù)板PCM。電芯主要由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜和外殼構(gòu)成，而保護(hù)板主要由保護(hù)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(hù)芯片工作原理

　　磷酸鐵鋰電池電路具有過充電保護(hù)、過放電保護(hù)、過電流保護(hù)與短路保護(hù)功能。只有了解這些基本的保護(hù)芯片工作原理，才能更好的設(shè)計(jì)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(hù)，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(huì)跟著一塊精致的保護(hù)板和一片電流保險(xiǎn)器出現(xiàn)。

　　鐵鋰電池的保護(hù)功能通常由保護(hù)電路板和PTC等電流器件協(xié)同完成，保護(hù)板是由電子電路組成，在-40℃至+85℃的環(huán)境下時(shí)刻準(zhǔn)確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流，及時(shí)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(hù)芯片工作原理中的主要元器件的介紹：IC：它是保護(hù)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(hù)芯片正常工作：保護(hù)芯片上MOS管剛開始可能處于關(guān)斷狀態(tài)，電池接上保護(hù)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(dǎo)線把B-與P-短接。

　　3、保護(hù)芯片過充保護(hù)：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(fù)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(fù)極（這時(shí)MOS1被D1短路），IC通過電容來取樣電池電壓的值，當(dāng)電池電壓達(dá)到4.25v時(shí)，IC發(fā)出指令，使引腳CO為低電平，這時(shí)電流從電源正極出發(fā)，流經(jīng)電池、D1、到達(dá)MOS2時(shí)由于MOS2的柵極與CO相連也為低電平，MOS2關(guān)斷，整個(gè)回路被關(guān)斷，電路起到保護(hù)作用。

　　4、保護(hù)芯片過放保護(hù)：在P+與P-上接上一合適的負(fù)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(fù)載、D2、MOS1到電池的負(fù)極，（這時(shí)MOS2被D2短路）；當(dāng)電池放電到2.5v時(shí)IC采樣并發(fā)出指令，讓MOS1截止，回路斷開，電池被保護(hù)了。

　　5、過流保護(hù)：在P+與P-上接上一合適的負(fù)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(fù)載、D2、MOS1到電池的負(fù)極，（這時(shí)MOS2被D2短路）；當(dāng)負(fù)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(shí)IC采樣并發(fā)出指令，讓MOS1截止，回路斷開，電池被保護(hù)了。

　　6、短路保護(hù)：在P+與P-上接上空負(fù)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(fù)載、D2、MOS1到電池的負(fù)極，（這時(shí)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(shí)IC采樣并發(fā)出指令，讓MOS1截止，回路斷開，電池被保護(hù)了。

　　鋰電池保護(hù)板均衡工作原理

　　鋰電池保護(hù)板是對(duì)串聯(lián)鋰電池組的充放電保護(hù)；在充滿電時(shí)能保證各單體電池之間的電壓差異小于設(shè)定值，實(shí)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(shí)檢測(cè)電池組中各個(gè)單體電池的過壓、欠壓、過流、短路、過溫狀態(tài)，保護(hù)并延長電池使用壽命；欠壓保護(hù)使每一單節(jié)電池在放電使用時(shí)避免電池因過放電而損壞。

　　鋰電池保護(hù)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(shí)，應(yīng)保證每節(jié)電池均衡充電，否則使用過程中會(huì)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(hù)芯片均不含均衡充電控制功能，多節(jié)鋰電池保護(hù)芯片均衡充電控制功能需要外接CPU;通過和保護(hù)芯片的串行通訊來實(shí)現(xiàn)，加大了保護(hù)電路的復(fù)雜程度和設(shè)計(jì)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(hù)板均衡原理根據(jù)應(yīng)用的需要，在改變保護(hù)芯片型號(hào)和串聯(lián)數(shù)，電路中開關(guān)器件和能耗元件的功率等級(jí)之后，可對(duì)任意結(jié)構(gòu)和電壓等級(jí)的動(dòng)力鋰電池組實(shí)現(xiàn)保護(hù)和均充。

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