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鋰電池保護電流

發布時間：2021-01-04 來源：卓晴責任編輯：wenwei

【導讀】鋰電池保護板是對串聯鋰電池組的充放電保護；在充滿電時能保證各單體電池之間的電壓差異小於設定值（一般±20mV），實現電池組各單體電池的均充，有效地改善了串聯充電方式下的充電效果；同時檢測電池組中各個單體電池的過壓、欠壓、過流、短路、過溫狀態，保護並延長電池使用壽命；欠壓保護使每一單節電池在放電使用時避免電池因過放電而損壞。

前言

有人將電池的充放電就像孩子喝母乳一樣，十分形象：

1，如果一直讓孩子喝，家長不加以控製，那麼這個奶可能會被喝光，類似電池過放；

2，如果家長一直不給孩子喝奶，這個奶就會積攢越來越多，類似電池過充；

3，如果孩子喝奶喝的急，容易嗆奶，類似電池的過電流保護；

對於鋰電池，如果不能夠科學喂奶、喝奶，除了可能降低電池使用壽命，有時可能會造成電池爆燃、爆炸等危險場景。那麼如何控製這種情況發生呢？

通常情況下，在鋰電池內部都會有一個專用的保護PCB板，與電池單元封裝在一起。在它的保護下，可以控製鋰電池的輸出電壓在一個安全電壓區間，即電池的充放電終止電壓和截止電壓。

如果電池的工作電壓超出安全範圍，就有可能在電池內部發生不可逆轉的傷害，導致電池衰減，體現在電池的內阻增加，容量下降。

鋰電池保護電流

帶有電池保護板的鋰電池

鋰電池保護板

在鋰電池保護板上通常集成有控製IC、MOS管、電阻電容、保險絲FUSE等組成，如下圖所示。

鋰電池保護電流

常見到的鋰電池保護板電路圖

圖中的兩個N溝道MOS管分別控製充電和放電的通斷。並聯的二極管是MOS管的寄生二極管。

在對外界口中，TH為溫度檢測，內部是一個10K NTC接到電池負極；ID是電池在位檢測，一般是47K/10K電阻接到電阻負極，有的是0R電阻；TH和ID均是選配，並不是所有鋰電池都有的。

過充保護

當電池充電時，電流從電池包的正極流入，經過FUSE後從負極流出，最下方的兩個MOS管均是導通狀態。如下圖紅色箭頭所示方向：

鋰電池保護電流

電池充電時電流方向如箭頭所示

充電時，控製IC X1會時刻監測第5腳VDD和第6腳VSS之間的電壓，當這個電壓大於等於過充截止電壓且滿足過充電壓的延時時間時，X1會通過控製第3腳來關閉MOS管Q2，Q2被關閉之後，充電回路被切斷（Q2的體二極管D2也是反向截止的），這個時候，電池隻能放電。

當下麵兩個條件滿足其一時，便可以解除充電保護：：1，電芯兩端的電壓下降到保護IC的過充恢複電壓。2，在電池包得輸出端加負載放電，放電到電壓小於過充保護電壓。

過放保護

電池兩端向負載輸出電流時，電流按照下圖的紅色箭頭流動。

鋰電池保護電流

電池放電時電流方向如箭頭所示

放電池，控製芯片IC X1將會通過第5管腳檢測C1上的電壓。當這個電壓小於放電截止電壓後並持續一段時間，控製IC將會通過DO管腳控製Q1截止，此時放電回路被切斷。

當下麵條件滿足時，IC X1接觸過放保護：拿掉負載，給電池包充電，當VM-VDD之間的電壓達到過放恢複電壓值時，控製IC X1會重新打開MOS管Q1。

過流/短路保護

過流保護則是通過IC X1第2管腳（VM）檢測流經控製MOS管電壓。如果該電壓過大並持續一定時間，控製IC將會關閉Q1，斷開放電回路。將輸出端負載拿掉，控製IC會自動將Q1重新打開。

鋰電池保護電流

保護電流為21A鋰電池保護板

過流保護電壓VM常常在0.1 ~ 0.2V，這個數值與IC的型號有關。

過流保護數值除了與VM有關之外，也和Q1,Q2兩個MOS管的導通電阻有關係。如果MOS管的導通內阻越大，保護電流值就越小。

如：內阻為20mΩ的MOS管，選用的過電流值為0.15V的控製IC，那過流保護的電流應為：0.15V/（0.02*2）=3.75A。

控製IC失效時FUSE保護

有的保護板裏麵會加上保險絲，在控製IC失效之後，起到一個二級保護作用，避免更壞的結果，當然也會增加成本。

鋰電池保護電流

保護電流為100A鋰電池保護板

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