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動力電池保護(hù)板討論與分析

來源:深圳市費(fèi)思泰克科技有限公司   2025年03月18日 07:18  

        理論上來講,動力多串電池保護(hù)板已經(jīng)沒有太多的電子技術(shù)含量了,比如電路與軟件處理,有太多的選擇。其主要是把保護(hù)部分如何做到穩(wěn)定,可靠,更安全,更實(shí)用,當(dāng)然價格也是其中之一。想要真正的想把它做好,那是一件非常復(fù)雜細(xì)心而又漫長的輪回工作。如果要按經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)值的占比比值的話,技術(shù)只占20% 。經(jīng)驗(yàn)要占到80% 。做好動力電池保護(hù)板沒有個三五年的經(jīng)驗(yàn),還是有困難的。當(dāng)然做好與能做是兩回事。為什么會有這樣的結(jié)論呢?這是有依據(jù)的。說實(shí)話,保護(hù)板的方案電路并不復(fù)雜,只要在電池電子行業(yè)工作了一兩年,設(shè)計(jì)個電路與抄襲人家一個電路不是什么難事。比如:多串動力電池他主要是高電壓,大電流,高內(nèi)阻工作(微電流),電池包工作環(huán)境的考量等等,這都牽扯到多年的電子專業(yè)綜合經(jīng)驗(yàn)。大到要對整個PACK的了解,小到一個電阻,電容或晶體管的選型,或是布板時的注意細(xì)節(jié)。總的一句話,保護(hù)板主要是穩(wěn)定,可靠,安全的保護(hù)電池組,保證電池組的正常安全使用或使用得更久,其它添加的技術(shù)與功能,都是浮云。下面我們來討論一下。
  動力電池保護(hù)板,顧名思義,它是用來保護(hù)電池不讓損壞與延長電池的使用壽命。而且它只在電池出現(xiàn)問題的情況下作出的保護(hù)防止出現(xiàn)意外。平時不應(yīng)該動作,當(dāng)然,監(jiān)視工作是必須要的,就像我們的家用電器中的保險絲或保險開關(guān)一樣。這是本文討論分析的宗旨。
  保護(hù)項(xiàng)目及注意事項(xiàng)
  1.電壓保護(hù):過充,過放,這要根據(jù)電池的材料不同而有所改變,這點(diǎn)看似簡單,但要細(xì)節(jié)上來看,還是有經(jīng)驗(yàn)學(xué)問的。
  過充保護(hù),在我們以往的單節(jié)電池保護(hù)電壓都會高出電池充飽電壓50~150mV。但是動力電池不一樣,如果你要想延長電池壽命,你的保護(hù)電壓就選擇電池的充飽電壓,甚至還要比此電壓還低些。比如錳鋰電池,可以選擇4.18V~4.2V。因?yàn)樗嵌啻當(dāng)?shù)的,整個電池組的壽命容量主要是以容量的那顆電池以準(zhǔn),小容的總是在大電流高電壓工作,所以衰減加快。而大容量每次都是輕充輕放,自然衰減要慢得多了。為了讓小容量的電池也是輕充輕放,所以過充保護(hù)電壓點(diǎn)不要選擇太高。這個保護(hù)延時可以做到1S,防止脈沖的影響從而保護(hù)。
  過放保護(hù),也是與電池的材料有關(guān),如錳鋰電池一般選擇在2.8V~3.0V。盡量要比它單顆電池過放的電壓稍高點(diǎn)。因?yàn)椋趪鴥?nèi)生產(chǎn)的電池,電池電壓低于3.3V后,各顆電池的放電特性不一,因此是提前保護(hù)電池,這樣對電池的壽命是一個很好的保護(hù)。
  總的一點(diǎn)就是盡量讓每一顆電池都工作在輕充輕放下工作,一定是對電池的壽命是一個幫助。
  過放保護(hù)延滯時間,它要根據(jù)負(fù)載的不同而有所改變,比如電動工具類的,他的啟動電流一般都在10C以上,因此會在短時間內(nèi)把電池的電壓拉到過放電壓點(diǎn)從而保護(hù)。此時無法讓電池工作。這是值得注意的地方。

2.電流保護(hù):它主要體現(xiàn)在工作電流與過電流使開關(guān)MOS斷開從而保護(hù)電池組或負(fù)載。
  MOS管的損壞主要是溫度急劇升高,它的發(fā)熱也是電流的大小及本身的內(nèi)阻來決定的,當(dāng)然小電流,對MOS沒什么影響,但是大電流呢,這個就要好好做些處理了,在通過額定電流時,小電流10A以下,我們可以直接用電壓來驅(qū)動MOS管。大電流,一定是要加驅(qū)動,給MOS足夠大的驅(qū)動電流。以下在MOS管驅(qū)動有講到
  工作電流,在設(shè)計(jì)的時候,MOS管上不能存在超過0.3W的功率。計(jì)算工式:I*R/NRMOS的內(nèi)阻,NMOS的數(shù)量。如果功率超過,MOS會產(chǎn)生25度以上的溫升,又因它們都是密封的,就算有散熱片,長時間工作時,溫度還是會上去,因?yàn)樗麤]地方可散熱。當(dāng)然MOS管是沒任何問題,問題是他產(chǎn)生熱量會影響到電池,畢竟保護(hù)板是與電池放在一起的。
  過流保護(hù)(電流),此項(xiàng)是保護(hù)板的,非常關(guān)鍵的一個保護(hù)參數(shù)。保護(hù)電流的大小與MOS的功率息息相關(guān),因此在設(shè)計(jì)時,要盡量給出MOS能力的余量。在布板的時候,電流檢測點(diǎn)一定要選好位置,不能只接通就行,這需要經(jīng)驗(yàn)值。一般建議接在檢測電阻的中間端。還要注意電流檢測端的干擾問題,因?yàn)樗男盘柡苋菀资艿礁蓴_。
  過流保護(hù)延時,它也是要根不同的產(chǎn)品做相應(yīng)的調(diào)整。在此不多說了。
  3.短路保護(hù):嚴(yán)格來講,他是一個電壓比較型的保護(hù),也就是講是用電壓的比較直接關(guān)斷或驅(qū)動的,不要經(jīng)過多余的處理。
  短路延時的設(shè)置也很關(guān)鍵,因?yàn)樵谖覀兊漠a(chǎn)品中,輸入濾波電容都是很大的,在接觸時時間給電容充電,此時就相當(dāng)于電池短路來給電容充電。
  4.溫度保護(hù):一般在智能電池上都會用到,也是不可少的。但往往它的總會帶來另一方面的不足。我們主要是檢測電池的溫度來斷開總開關(guān)來保護(hù)電池本身或負(fù)載。如果是在一個恒定的環(huán)境條件下,當(dāng)然不會有什么問題。由于電池的工作環(huán)境是我們不可控的,太多太復(fù)雜的變化,因此不好選擇。如在北方的冬天,我們定在多少合適?又如夏天的南方地區(qū),又定多少合適?顯然范圍太寬不可控的因素太多,仁者見仁,智者見智的去選擇了。
  5MOS保護(hù):主要是MOS的電壓,電流與溫度。當(dāng)然就是牽扯到MOS管的選型了。MOS的耐壓當(dāng)然要超過電池組的電壓,這是必須的。電流講的是在通過額定電流時MOS管體上的溫升了一般不超過25度的溫升,個人經(jīng)驗(yàn)值,只供參考。
  MOS的驅(qū)動,也許會有的人會講,我有用低內(nèi)阻大電流的MOS管,但為何還有蠻高的溫度?這是MOS管的驅(qū)動部分沒有做好,驅(qū)動MOS要有足夠大的電流,具體多大的驅(qū)動電流,要根據(jù)功率MOS管的輸入電容來定。因此,一般的過流與短路驅(qū)動都不能用芯片直接驅(qū)動,一定要外加。在大電流(超過50A)工作時,一定要做到多級多路驅(qū)動,才能保證MOS的同一時間同一電流正常打開與關(guān)閉。因?yàn)?/span>MOS管有一個輸入電容, MOS管功率,電流越大,輸入電容也就越大,如果沒有足夠的電流,不會在短時間做出完整的控制。尤其是電流超過50A時,電流設(shè)計(jì)上更要細(xì)化,一定要做到多級多路驅(qū)動控制。這樣才能保證MOS的正常過流與短路保護(hù)。
  MOS電流平衡,主要講的是多顆MOS并起來用時,要讓每一顆MOS管通過的電流,打開與關(guān)閉時間都是一致的。這就要在畫板方面入手了,它們的輸入輸出一定要對稱,一定要保證每一個管子通過的電流是一致這才是目的。

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