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常见问题

什么才是BMS动力电池管理系统的核心技术?锂电池保护芯片原理,锂电池保护IC的功能

发布时间:2019-12-26 18:37:24

锂电池保护芯片原理,锂电池保护IC的功能。锂电池保护芯片工作原理包括过充保护,过放保护,过流保护,短路保护等。在功能方面,保护IC不需要整合所有的功能,可根据不同的锂电池材料开发出单一保护IC,如只有过充保护或过放保护功能,这样可以大幅减少成本及尺寸。


锂电池保护芯片原理


锂电池PACK设计过程中一定会用到锂电池保护板或者相应的BMS,甚至于各种通信协议,但是锂电池保护十分重要,这些必须要要知道保护芯片工作原理,只有了解这些基本的保护芯片工作原理,才能更好的设计锂电池组,甚至可以协助品质部分一起分析异常电池或电路。


1、保护芯片工作原理中的主要元器件的介绍:IC:它是保护芯片的核心,首先取样电池电压,然后通过判断发出各种指令。MOS管:它主要起开关作用。


2、保护芯片正常工作:保护芯片上MOS管刚开始可能处于关断状态,锂电池接上保护芯片后,必须先触发MOS管,P+与P-端才有输出电压,触发常用方法——用一导线把B-与P-短接。


3、保护芯片过充保护:在P+与P-上接上一高于电池电压的电源,电源的正极接B+、电源的负极接B-,接好电源后,锂电池开始充电,电流方向流向电流从电源正极出发,流经电池、D1、MOS2到电源负极,IC通过电容来取样电池电压的值,当电池电压达到4.25v时,IC发出指令,使引脚CO为低电平,这时电流从电源正极出发,流经电池、D1、到达MOS2时由于MOS2的栅极与CO相连也为低电平,MOS2关断,整个回路被关断,电路起到保护作用。


4、保护芯片过放保护:在P+与P-上接上一合适的负载后,电池开始放电其电流方向如I2,电流从电池的正极经负载、D2、MOS1到电池的负极;当电池放电到2.5v时IC采样并发出指令,让MOS1截止,回路断开,电池被保护了。


5、过流保护:在P+与P-上接上一合适的负载后,电池开始放电其电流方向如I2,电流从电池的正极经负载、D2、MOS1到电池的负极,当负载突然减小,IC通过VM引脚采样到突然增大电流而产生的电压这时IC采样并发出指令,让MOS1截止,回路断开,电池被保护了。


6、短路保护:在P+与P-上接上空负载后,电池开始放电电流方向如I2,电流从电池的正极经负载、D2、MOS1到电池的负极,IC通过VM引脚采样到突然增大电流而产生的电压这时IC采样并发出指令,让MOS1截止,回路断开,锂电池被保护。


锂电池保护IC的功能


锂电池除了过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能等锂电的保护IC功能外,还有其他的保护IC的新功能。


1.过度充电保护的高精密度化


锂离子电池有过度充电状态时,为防止因温度上升所导致的内压上升,须截止充电状态。保护IC将检测电池电压,当检测到过度充电时,则过度充电检测的功率MOSFET使之切断而截止充电。此时应注意的是过度充电的检测电压的高精密度化,在电池充电时,使电池充电到饱满的状态是使用者很关心的问题,同时兼顾到安全性问题,因此需要在达到容许电压时截止充电状态。要同时符合这两个条件,必须有高精密度的检测器,目前检测器的精密度为25mV,该精密度将有待于进一步提高。


2.降低保护IC的耗电


随着使用时间的增加,已充过电的锂电池电压会逐渐降低,最后低到规格标准值以下,此时就需要再度充电。若未充电而继续使用,可能造成由于过度放电而使电池不能继续使用。为防止过度放电,保护IC必须检测电池电压,一旦达到过度放电检测电压以下,就得使放电一方的功率MOSFET切断而截止放电。但此时电池本身仍有自然放电及保护IC的消耗电流存在,因此需要使保护IC消耗的电流降到最低程度。


3.过电流/短路保护需有低检测电压及高精密度的要求


因不明原因导致短路时必须立即停止放电。过电流的检测是以功率MOSFET的Rds(on)为感应阻抗,以监视其电压的下降,此时的电压若比过电流检测电压还高时即停止放电。为了使功率MOSFET的Rds(on)在充电电流与放电电流时有效应用,需使该阻抗值尽量低,目前该阻抗约为20mΩ~30mΩ,这样过电流检测电压就可较低。


4.耐高电压


锂电池包与充电器连接时瞬间会有高压产生,因此保护IC应满足耐高压的要求。


5.低电池功耗


在保护状态时,其静态耗电流必须要小0.1μA.


6.零伏可充电

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