鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義

鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)講座

目錄一、鋰電池為什么需要保護(hù)板二、保護(hù)板的分類三、保護(hù)板上的字符說明四、保護(hù)板的工作原理一、鋰電池為什么需要保護(hù)板3鋰電池為什么需要保護(hù)板?一、鋰電池為什么需要保護(hù)板41、最直接的原因：鋰和鋰化合物是一種活潑化學(xué)物質(zhì)，電性參數(shù)要求在一定的范圍內(nèi)！2、監(jiān)控鋰電池的狀態(tài)，比如采集電壓、電流、溫度，計(jì)算剩余電量等。3、發(fā)生異常（過充、過放、過流、過溫、短路等）時(shí)關(guān)斷充電或放電的回路，禁止充電或放電。保護(hù)板的作用就是保護(hù)和采集二、保護(hù)板的分類5按功能分一、硬件板：完全由硬件組成功能簡潔單一，只提供最基礎(chǔ)的保護(hù)功能，保護(hù)參數(shù)由芯片固化，不可更改，電路簡單穩(wěn)定，應(yīng)用廣泛（參考精工、中穎規(guī)格書）二、軟件板：保護(hù)芯片集成了硬件保護(hù)和軟件編程參數(shù)可調(diào)，帶有數(shù)據(jù)采集、電量計(jì)和通訊功能兩者的最大區(qū)別就是參數(shù)可不可調(diào)，有沒有通訊。二、保護(hù)板的分類6按結(jié)構(gòu)分電流生產(chǎn)的條件是？二、保護(hù)板的分類7按結(jié)構(gòu)分電流生產(chǎn)的條件是：電源（供電的）負(fù)載（消耗電能的，包括各種元件器和導(dǎo)線）完整的電流回路電流的方向永遠(yuǎn)是從電源正極出發(fā)回到電源負(fù)極。二、保護(hù)板的分類8按結(jié)構(gòu)分電池組的工作回路二、保護(hù)板的分類9按結(jié)構(gòu)分所以，電池保護(hù)板發(fā)生了保護(hù)就是切斷充電或者放電的回路。切斷不同的位置以及采樣電阻放置的位置就形成了不同的結(jié)構(gòu)類。如下圖，可簡單分為正級(jí)保護(hù)（切斷）、負(fù)極保護(hù)、正極采樣（過流）、負(fù)極采樣。二、保護(hù)板的分類10按結(jié)構(gòu)分一、下圖為最常見的負(fù)極保護(hù)同口、負(fù)極過流，正極直通，不經(jīng)過保護(hù)板。二、保護(hù)板的分類11按結(jié)構(gòu)分二、下圖為正極保護(hù)同口、正極過流，負(fù)極直通，不經(jīng)過保護(hù)板。但這種結(jié)構(gòu)基本上不使用。二、保護(hù)板的分類12按結(jié)構(gòu)分三、下圖為正極保護(hù)同口、負(fù)極過流，都要經(jīng)過保護(hù)板。例如我們常用的TI的BQ40Z50。二、保護(hù)板的分類13按結(jié)構(gòu)分四、下圖為負(fù)極保護(hù)分口、負(fù)極過流，正極直通，不經(jīng)過保護(hù)板。MOS管導(dǎo)通的時(shí)候?yàn)殡p向?qū)?，在同口的時(shí)候，充電或放電電流都需要經(jīng)過兩個(gè)MOS管；也可以做成不經(jīng)過對方的MOS的方式，充電只走充電MOS，放電只走放電MOS，這就是分口結(jié)構(gòu)。二、保護(hù)板的分類14按結(jié)構(gòu)分五、下圖為正極保護(hù)分口、負(fù)極過流三、保護(hù)板上的字符說明

如下圖，保護(hù)板上一般有以下字符：B-、B1、B2…Bn、B+、C+、C-、P+、P-、C(SMBC/SCL)、D(SMBD/SDA)、RX、TX三、保護(hù)板上的字符說明三、保護(hù)板上的字符說明三、保護(hù)板上的字符說明C+:充電正極（C是充電的英文單詞Charge的首字母，也可看成是充電的拼音Chongdian首字母）C-：充電負(fù)極P+：放電正極（P是電池包的單詞Pack首字母）P-：放電負(fù)極B+：電池正極（B是電池的單詞Battery首字母）B-：電池負(fù)極C：通訊的地址線（SMBC是SMBUS協(xié)議的地址，SCL是I2C協(xié)議的地址）D：通訊的數(shù)據(jù)線（SMBD是SMBUS協(xié)議的數(shù)據(jù)，SDA是I2C協(xié)議的數(shù)據(jù)）Bn：代表第n節(jié)電池正極P(±)/C(±)同用一根線的時(shí)候，只保留P(±)三、保護(hù)板上的字符說明下圖保護(hù)板將第一節(jié)正極標(biāo)B1-，第二節(jié)正極標(biāo)B2-是錯(cuò)誤的，應(yīng)該是B1+、B2+，或者去掉符號(hào)，直接標(biāo)B1、B2四、保護(hù)板的工作原理鋰電池組的充電回路電流從充電器的正極出發(fā)，經(jīng)過電池組，經(jīng)過采樣電阻，經(jīng)過放電MOS和充電MOS，回到充電器的負(fù)極。充電回路受控于充電MOS管四、保護(hù)板的工作原理鋰電池組的放電回路電流從電池的正極出發(fā)，經(jīng)過負(fù)載、經(jīng)過充電MOS和放電MOS、經(jīng)過采樣電阻，回到電池的負(fù)極。放電回路受控于放電MOS管四、保護(hù)板的工作原理保護(hù)板的功能分為基本保護(hù)、二級(jí)保護(hù)和通訊（電量計(jì)、采集數(shù)據(jù)）基本保護(hù)：過充保護(hù)當(dāng)電池組的電池電壓最高一節(jié)的電壓大于芯片的過充值并超過過充延時(shí)時(shí)間，就關(guān)閉充電MOS管，切斷充電回路，停止充電。四、保護(hù)板的工作原理基本保護(hù)：過充保護(hù)恢復(fù)當(dāng)電池組的每一節(jié)電壓都小于芯片的過充恢復(fù)值并超過過充恢復(fù)延時(shí)時(shí)間，就打開充電MOS管，接通充電回路，恢復(fù)充電。四、保護(hù)板的工作原理基本保護(hù)：過充保護(hù)和恢復(fù)示意圖四、保護(hù)板的工作原理基本保護(hù)：過放保護(hù)當(dāng)電池組的電池電壓最低一節(jié)的電壓小于芯片的過放值并超過過充延時(shí)時(shí)間，就關(guān)閉放電MOS管，切斷放電回路，停止放電。四、保護(hù)板的工作原理基本保護(hù)：過放保護(hù)恢復(fù)當(dāng)電池組的每一節(jié)電壓都大于芯片的過放恢復(fù)值并超過過放恢復(fù)延時(shí)時(shí)間，就打開放電MOS管，接通放電回路，恢復(fù)放電四、保護(hù)板的工作原理基本保護(hù)：過放保護(hù)和恢復(fù)示意圖四、保護(hù)板的工作原理溫度保護(hù)：有充電、放電的高溫、低溫保護(hù)。共有四種組合充電高溫保護(hù)、充電低溫保護(hù)放電高溫保護(hù)、放電低溫保護(hù)工作原理與前面的過充過放保護(hù)類似，超過溫度點(diǎn)就切斷相應(yīng)的回路?；颈Ｗo(hù)：四、保護(hù)板的工作原理基本保護(hù)：過流保護(hù)：當(dāng)充電電流或者放電電流超過設(shè)定電流值，并超過延時(shí)時(shí)間，就停止充電或者放電。原理為電流經(jīng)過采樣電阻后會(huì)在電阻上產(chǎn)生電壓，檢測芯片采集此電壓來判斷電流。檢測電壓=I*R。四、保護(hù)板的工作原理基本保護(hù)：過流恢復(fù)：過流狀態(tài)解除或者負(fù)載、充電器移除后，對應(yīng)的MOS管恢復(fù)導(dǎo)通。不同的保護(hù)芯片，恢復(fù)條件并不一樣。中穎的保護(hù)芯片，要求負(fù)載拔出了才恢復(fù)四、保護(hù)板的工作原理TI的保護(hù)芯片，要求電流降到恢復(fù)值以上即可恢復(fù)，不要求拔出?；颈Ｗo(hù)：四、保護(hù)板的工作原理基本保護(hù)：短路保護(hù)：本質(zhì)上是劇烈的過流保護(hù)，電流更大，延時(shí)時(shí)間更短。

延時(shí)時(shí)間是微秒級(jí)的，一般是100-500uS，即0.0001-0.0005S在如此短的時(shí)間內(nèi)檢測到大電流就認(rèn)為發(fā)生了短路，切斷放電回路。短路保護(hù)恢復(fù)也與過流保護(hù)恢復(fù)的條件一樣，不同的芯片要求不一樣。四、保護(hù)板的工作原理二級(jí)保護(hù)：鋰電池在使用過程中，最危險(xiǎn)的環(huán)節(jié)就是充電，電動(dòng)自行車起火爆炸八成是在充電時(shí)引發(fā)。有些法令要求，為應(yīng)對保護(hù)板的過充保護(hù)失效，需增加一個(gè)獨(dú)立的二級(jí)保護(hù)