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1鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024

目錄一、鋰電池為什么需要保護(hù)板二、保護(hù)板的分類(lèi)三、保護(hù)板上的字符說(shuō)明四、保護(hù)板的工作原理2鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024一、鋰電池為什么需要保護(hù)板鋰電池為什么需要保護(hù)板?3鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024一、鋰電池為什么需要保護(hù)板1、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(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、過(guò)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4鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024二、保護(hù)板的分類(lèi)按功能分一、硬件板：完全由硬件組成功能簡(jiǎn)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(jiǎn)單穩(wěn)定，應(yīng)用廣泛（參考精工、中穎規(guī)格書(shū)）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(méi)有通訊。5鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024二、保護(hù)板的分類(lèi)按結(jié)構(gòu)分電流生產(chǎn)的條件是？6鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024二、保護(hù)板的分類(lèi)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(xiàn)）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。7鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024二、保護(hù)板的分類(lèi)按結(jié)構(gòu)分電池組的工作回路8鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024二、保護(hù)板的分類(lèi)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(lèi)。如下圖，可簡(jiǎn)單分為正級(jí)保護(hù)（切斷）、負(fù)極保護(hù)、正極采樣（過(guò)流）、負(fù)極采樣。9鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024二、保護(hù)板的分類(lèi)按結(jié)構(gòu)分一、下圖為最常見(jiàn)的負(fù)極保護(hù)同口、負(fù)極過(guò)流，正極直通，不經(jīng)過(guò)保護(hù)板。10鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024二、保護(hù)板的分類(lèi)按結(jié)構(gòu)分二、下圖為正極保護(hù)同口、正極過(guò)流，負(fù)極直通，不經(jīng)過(guò)保護(hù)板。但這種結(jié)構(gòu)基本上不使用。11鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024二、保護(hù)板的分類(lèi)按結(jié)構(gòu)分三、下圖為正極保護(hù)同口、負(fù)極過(guò)流，都要經(jīng)過(guò)保護(hù)板。例如我們常用的TI的BQ40Z50。12鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024二、保護(hù)板的分類(lèi)按結(jié)構(gòu)分四、下圖為負(fù)極保護(hù)分口、負(fù)極過(guò)流，正極直通，不經(jīng)過(guò)保護(hù)板。MOS管導(dǎo)通的時(shí)候?yàn)殡p向?qū)ǎ谕诘臅r(shí)候，充電或放電電流都需要經(jīng)過(guò)兩個(gè)MOS管；也可以做成不經(jīng)過(guò)對(duì)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)。13鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024二、保護(hù)板的分類(lèi)按結(jié)構(gòu)分五、下圖為正極保護(hù)分口、負(fù)極過(guò)流14鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024三、保護(hù)板上的字符說(shuō)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、TX15鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024三、保護(hù)板上的字符說(shuō)明16鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024三、保護(hù)板上的字符說(shuō)明17鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024三、保護(hù)板上的字符說(shuō)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(xiàn)（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(xiàn)（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(xiàn)的時(shí)候，只保留P(±)18鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024三、保護(hù)板上的字符說(shuō)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、B219鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024四、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(guò)電池組，經(jīng)過(guò)采樣電阻，經(jīng)過(guò)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20鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024四、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(guò)負(fù)載、經(jīng)過(guò)充電MOS和放電MOS、經(jīng)過(guò)采樣電阻，回到電池的負(fù)極。放電回路受控于放電MOS管21鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024四、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(guò)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(guò)充值并超過(guò)過(guò)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。22鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024四、保護(hù)板的工作原理基本保護(hù)：過(guò)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(guò)充恢復(fù)值并超過(guò)過(guò)充恢復(fù)延時(shí)時(shí)間，就打開(kāi)充電MOS管，接通充電回路，恢復(fù)充電。23鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024四、保護(hù)板的工作原理基本保護(hù)：過(guò)充保護(hù)和恢復(fù)示意圖24鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024四、保護(hù)板的工作原理基本保護(hù)：過(guò)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(guò)放值并超過(guò)過(guò)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。25鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024四、保護(hù)板的工作原理基本保護(hù)：過(guò)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(guò)放恢復(fù)值并超過(guò)過(guò)放恢復(fù)延時(shí)時(shí)間，就打開(kāi)放電MOS管，接通放電回路，恢復(fù)放電26鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024四、保護(hù)板的工作原理基本保護(hù)：過(guò)放保護(hù)和恢復(fù)示意圖27鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024四、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(guò)充過(guò)放保護(hù)類(lèi)似，超過(guò)溫度點(diǎn)就切斷相應(yīng)的回路?；颈Ｗo(hù)：28鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024四、保護(hù)板的工作原理基本保護(hù)：過(guò)流保護(hù)：當(dāng)充電電流或者放電電流超過(guò)設(shè)定電流值，并超過(guò)延時(shí)時(shí)間，就停止充電或者放電。原理為電流經(jīng)過(guò)采樣電阻后會(huì)在電阻上產(chǎn)生電壓，檢測(cè)芯片采集此電壓來(lái)判斷電流。檢測(cè)電壓=I*R。29鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024四、保護(hù)板的工作原理基本保護(hù)：過(guò)流恢復(fù)：過(guò)流狀態(tài)解除或者負(fù)載、充電器移除后，對(duì)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)30鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024四、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。基本保護(hù)：31鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024四、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(guò)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(cè)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(guò)流保護(hù)恢復(fù)的條件一樣，不同的芯片要求不一樣。32鋰電池保護(hù)板基礎(chǔ)知識(shí)通俗講義5/9/2024四、保護(hù)板的工作原理二級(jí)保護(hù)：鋰電池在使用過(guò)程中，最危險(xiǎn)的環(huán)節(jié)就是充電，電動(dòng)自行車(chē)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(duì)保護(hù)板的過(guò)充保護(hù)失效，需增加一個(gè)獨(dú)立的二級(jí)保護(hù)。歐盟的CE認(rèn)證要求電池必須要有二次保護(hù)。保險(xiǎn)絲分為可恢復(fù)和不可恢