磷酸鐵鋰電池保護(hù)板原理,鋰電池保護(hù)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(hù)板原理，鋰電池保護(hù)板方案。有些人說磷酸鐵鋰電池好,為什么要用保護(hù)板。我不想說磷酸鐵鋰電池的缺點,但是如果保護(hù)板不行,磷酸鐵鋰電池也沒法使用。磷酸鐵鋰電池組保護(hù)板有用的必要。保護(hù)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(hù)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(hù)板原理

　　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跟著一塊精致的保護(hù)板和一片電流保險器出現(xiàn)。

　　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)境下時刻準(zhǔn)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(hù)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(dāng)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(hù)電芯的安全。

　　磷酸鐵鋰電池需要用保護(hù)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(hù)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(jìn)行充放電操作。另外保護(hù)板還具有電池組過放保護(hù)、過充保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)等功能。

　　大多數(shù)情況下，鋰電保護(hù)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(hù)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(hù)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(jìn)行保護(hù)，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(hù)市場也不例外。圖3中的兩種鋰電池保護(hù)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(hù)。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(hù)方案在市場競爭中的勝出作出了巨大貢獻(xiàn)。

　　基于磷酸鐵鋰電池組均衡充電保護(hù)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(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（如I2C總線）來實現(xiàn)，加大了保護(hù)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(hù)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。