1.鋰電池保護板概述
鋰電池保護板實際上是一個電池管理系統,英文BATTERY MANAGEMENT SYSTEM,簡稱BMS. 其電路作用是對串聯鋰電池組的充放電進行保護。在充滿電時能保證各單體電池之間的電壓差異小于設定值(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,保護并延長電池使用壽命。
2.鋰電池保護板工作原理
市面上鋰電池保護的芯片很多,常用的單串保護芯片有8261,DW01+,CS213,多串數保護主控芯片,主流的有理光R5432,美上美MM3474、O2的8940、比亞迪BM3451等。鋰電池保護芯片其實也是電量計芯片,控制和保護鋰電池。下圖是鋰電池保護板的功能結構圖
以下兩圖是單串電池保護芯片的應用電路
下面以DW01+ 配MOS管進行講解:
3.鋰電池保護板工作原理
MOSFET應用在保護板上,起到的就是開關作用。你可以理解為MOSFET就是一個空氣開關,是保護板上的空氣開關,但這個空氣開關不是需要用手掰的,是由控制管理IC主控芯片+外圍電路來實現其開啟或者關閉的。MOSFET導通就相當于空氣開關閉合;MOSFET截止就相當于空氣開關打開。
3.1 鋰電池保護板工作原理
正常工作:當電芯電壓在2.5V~4.3V之間時,DW01的①腳DO、③腳CO 均輸出高電平(等于供電電壓),M1、M2導通,由于MOSFET的導通電阻很小,相當于D、S極間直通,保護板有電壓輸出。
過放保護:當鋰電池出現過放電時,電芯電壓下降到2.3V,DW01的DO腳輸出為0V,M1截止,此時鋰電池B-與保護板P-端斷開,保護板無電壓輸出。
過充保護:當鋰電池出現過充電時,即當電芯電壓升高到4.4V(通常稱為過充保護電壓)時,M2截止,將停止對鋰電池充電。
短路保護:當鋰電池出現短路時,M1,M2都會出現截止,關斷輸出,保護板無電壓輸出。
4.MOSFET的選型
MOSFET在保護板應用當中,最關鍵的指標是VDS耐壓,二是導通阻抗RDSon。
VDS耐壓指標的選擇:由于MOSFEF是串聯在電芯與充電器之間,電芯與負載之間,所以MOSFET的耐壓VDS需高于電芯的電壓,按至少余量20%進行選擇。如72V鋰電池(16串電池),保護板上MOSFET,至少選擇90V耐壓的MOSFET,通常選擇100V耐壓的MOSFET比較適合。
RDSon指標的選擇:MOSFET是工作在常開、常閉狀態,不存在開關損耗。VDS越大,RDSon越大,MOSFET發熱就越大。發熱就會影響到鋰電池。
綜上所述:我們要選用耐壓合適、阻抗越低越好的MOS。不能盲目選擇高壓MOSFET,因為高壓的MOSFET往往阻抗都會比較大。
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