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锂动力电池包保护板构成及过流保护 !
锂动力电池保护板构成


锂动力电池保护板是针对锂动力电池设计的起保护作用的集成电路板,锂动力电池需要保护是由其本身特性决定的。由于锂动力电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电,因此在设计锂动力电池包时,会附带设计一块保护板

锂动力电池保护板通常由控制IC、开关管、精密采用电阻、NTC、PTC、ID存储器等构成,控制IC在锂动力电池包一切正常的情况下控制开关管导通,使电芯与外电路沟通,而当电芯电压或回路电流、温度超过规定值时,它立刻(数十毫秒)控制开关管关断,保护电芯的安全。

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NTC是Negative temperature coefficient的缩写,即负温度系数电阻,在环境温度升高时,其阻值降低。ID存储器常为单线接口存储器,在ID存储器存储着锂动力电池包种类、生产日期等信息,可起到产品的可追溯和使用寿命信息。

PTC是英文Positive Temperature Coefficient的缩写,是正温度系数电阻,锂动力电池包产品内PTC可以防止锂动力电池包高温放电和不安全的大电流的发生,根据锂动力电池包的电压、电流密度特性和应用环境,对PTC有专门的要求。PTC是锂动力电池包产品内一个非常重要的部件,对锂动力电池包的安全担负着重要使命,它本身的性能和品质也是锂动力电池包性能和品质的一个重要因数。

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过流保护

锂动力电池包的过流保护定义:当电池组P+与P-输出电流超过过流/短路电流值,并达到过流延时,控制电路控制放电开关管关断放电回路,停止放电。电流过大产生热量累积是需要一个持续的过程,所以过电流一般会有两重保护,第一重保护的设定值比较小,延时时间比较长,第二重保护的设定值比较大,延时时间很短。当过电流保护动作后,回路电流瞬间就变成了0A,要想恢复保护状态,一般有两种条件 :

1)不需要人工干预,在经过一段时间之后,自动打开回路,如果此刻依然为过流状态,则锂动力电池包又会进入保护,若过流解除,锂动力电池包将进入工作状态。

2)需要人工干预,等负载或者充电机移除后,人工复位过电流保护。



锂动力电池包在对负载正常放电过程中,放电电流在经过串联的2个开关管时,由于开关管的导通阻抗,会在其两端产生一个电压,该电压值U=I×RDS×2(RDS为单个开关管的导通阻抗),控制IC对该电压值进行检测,若负载因某种原因导致异常,使回路电流增大,当回路电流大到使U》0.1V(该值由控制IC决定,不同的IC有不同的值)时,控制IC使Q1由导通转为关断,从而切断了放电回路,使回路中电流为零,起到过电流保护作用。

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在控制IC检测到过电流发生至发出关断信号之间有一段延时时间,该延时时间的长短由C2决定,通常为13毫秒左右,以避免因干扰而造成误判断。在上述控制过程中,其过电流检测值大小不仅取决于控制IC的控制值,还取决于开关管的导通阻抗,开关管导通阻抗越大时,对同样的控制IC,其过电流保护值越小。

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短路保护

短路保护其实也是过电流保护的一种,只不过当系统短路以后,电流理论上会变成无限大,这样产生的热量也是无限大,如果要等到软件反应过来再保护,锂动力电池包可能已损坏,因此,对于短路保护一般是采用硬件来自动触发,触发后传递给控制IC一个信号即可。

当锂动力电池包P+与P-输出电流超过短路电流值,并达到短路延时,控制电路控制放电开关管关断放电回路,停止放电。短路保护是过电流保护的一种极限形式,其控制过程及原理与过电流保护一样,短路只是在相当于在P+、P-间加上一个阻值小的电阻(约为0Ω)使保护板的负载电流瞬时达到设定值,保护板立即触发短路保护。

来源:锂电那些事


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