磷酸鐵鋰電池保護板原理,鋰電池保護板方案

來源：存能電氣  日期：2019-04-17 09:47  瀏覽量：次

　　磷酸鐵鋰電池保護板原理，鋰電池保護板方案。有些人說磷酸鐵鋰電池好,為什么要用保護板。我不想說磷酸鐵鋰電池的缺點,但是如果保護板不行,磷酸鐵鋰電池也沒法使用。磷酸鐵鋰電池組保護板有用的必要。保護板電路能分別檢測串聯(lián)電池組中每只電池的電壓和電流,控制電池組的充放電過程。鋰電池保護板根據(jù)使用IC,電壓等的不同而電路及參數(shù)有所不同。

　　磷酸鐵鋰電池保護板原理

　　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)。

　　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。

　　普通磷酸鐵鋰電池保護板通常包括控制IC、MOS開關(guān)、電阻、電容及輔助器件FUSE、PTC、NTC、ID、存儲器等。其中控制IC，在一切正常的情況下控制MOS開關(guān)導(dǎo)通，使電芯與外電路導(dǎo)通，而當電芯電壓或回路電流超過規(guī)定值時，它立刻控制MOS開關(guān)關(guān)斷，保護電芯的安全。

　　磷酸鐵鋰電池需要用保護板嗎？

　　磷酸鐵鋰電池單體電壓為3.2V，現(xiàn)在一般用做電動車等的動力電源。電動車用磷酸鐵鋰電池是由很多塊單體電池通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式來實現(xiàn)不同的電壓與容量等級。由于電池的離散性，所以在使用一段時間后，會出現(xiàn)各個電池電壓越來越不相同，有些高于3.2V、有些低于3.2V，這對于整個電池組影響很大，整體容量變小，壽命縮短。

　　磷酸鐵鋰電池保護板電路能分別檢測串聯(lián)電池組中每只電池的電壓和電流，控制鋰電池組的充放電過程。電池組中每只電池的電壓均在過充檢測電壓和過放檢測電壓之間，并且輸出無短路現(xiàn)象時，MOS管導(dǎo)通，P+、P-輸出電池組電壓，允許電池組進行充放電操作。另外保護板還具有電池組過放保護、過充保護、過流保護、短路保護等功能。

　　大多數(shù)情況下，鋰電保護板應(yīng)具備控制鋰離子電池使用工作條件的功能，這些工作條件包括電壓、電流、溫度等。由于鋰離子電池使用的特殊性，使得動力鋰離子電池必須和保護板一起配套使用才能確保整個系統(tǒng)的安全可靠性。

　　鋰電池保護板方案

　　由于磷酸鐵鋰電池的特性，在應(yīng)用中需要對其充放電過程進行保護，以免過充過放或過熱，以保證電池安全的工作。近幾年來，業(yè)界出現(xiàn)了將幾個芯片封裝在一起以提高集成度、縮小最后方案面積的趨勢。鋰電池保護市場也不例外。圖3中的兩種鋰電池保護方案A及B看起來是將圖2中的兩個芯片集成于一個芯片中，但實際上其封裝內(nèi)部控制器IC及開關(guān)管芯片仍是分開的，來自不同的廠商，該方案僅僅是將二者合封在一起，俗稱“二芯合一”。

　　近年來市面上出現(xiàn)了眾多新創(chuàng)的開關(guān)管芯片廠商，為了降低成本，封裝時原本打金線改成打銅線，開關(guān)管也不帶ESD保護。這些產(chǎn)品雖然在性能上與品牌開關(guān)管相比有一定的差異，但因為成本優(yōu)勢很快搶占了二級市場，也為傳統(tǒng)方案在與“二芯合一”及正極保護方案在市場競爭中的勝出作出了巨大貢獻。

　　基于磷酸鐵鋰電池組均衡充電保護板的設(shè)計方案，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。

　　成組的磷酸鐵鋰電池串聯(lián)充電時，應(yīng)保證每節(jié)電池均衡充電，否則使用過程中會影響整組電池的性能和壽命。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（如I2C總線）來實現(xiàn)，加大了保護電路的復(fù)雜程度和設(shè)計難度、降低了系統(tǒng)的效率和可靠性、增加了功耗。

　　磷酸鐵鋰電池還是需要保護板的，成組鋰電池串聯(lián)充電時，應(yīng)保證每節(jié)電池均衡充電，否則使用過程中會影響整組電池的性能和壽命。