锂电池保护板(BMS)的设计功能和要求

2020-09-03 14:18 ryder

锂电池由于材料的关系,决定了锂电池不能被过充、过放、过流,同时短路和在超高温度下充放电也会造成很大的风险,所以锂电池通常搭载保护板同时使用。

 
锂电池保护板的设计功能含如下几点:
 
1、过充电检出电压
 
2、过充电解除电压
 
3、过放电检出电压
 
4、过放电解除电压
 
5、过电流1检出电压
 
6、过电流2检出电压
 
7、负载短路检出电压
 
8、充电器检出电压
 
9、通常工作时消耗电流
 
10、过放电消耗电流
 
锂电池保护板检修原理
 
1、正常状态
 
在正常状态下电路中N1的“CO”与“DO”脚都输出高电压,两个MOSFET都处于导通状态,电池可以自由地进行充电和放电,由于MOSFET的导通阻抗很小,通常小于30毫欧,因此其导通电阻对电路的性能影响很小。此状态下保护电路的消耗电流为μA级,通常小于7μA。
 
2、过充电保护
 
充电器电路如果失去控制,会使电池电压超过4.2V后继续恒流充电,此时电池电压仍会继续上升,当电池电压被充电至超过4.3V时,电池的化学副反应将加剧,会导致电池损坏或出现安全问题。
 
在带有保护板的锂电池组过充时,控制IC检测到电池电压达到4.28V(由控制IC决定)时,其“CO”脚将由高电压转变为零电压,使V2由导通转为关断,从而切断了充电回路,使充电器无法再对电池进行充电,起到过充电保护作用。
 
3、短路保护
 
锂电池在放电时,当回路电流大到一定的值(该值由控制IC决定)时,控制IC则判断为负载短路,其“DO”脚将迅速由高电压转变为零电压,使V1由导通转为关断,切断放电回路,起到短路保护作用。短路保护的延时时间极短,通常小于7微秒。其工作原理与过电流保护类似,只是判断方法不同,保护延时时间也不一样。
 
4、过电流保护
 
锂电池放电过程中,放电电流在经过串联的2个MOSFET时,由于MOSFET的导通阻抗,会在其两端产生一个电压,该电压值U=I*RDS*2,RDS为单个MOSFET导通阻抗,控制IC上的“V-”脚对该电压值进行检测,若负载因某种原因导致异常,使回路电流增大,当回路电流大到一定值(该值由控制IC决定)时,其“DO”脚将由高电压转变为零电压,使V1由导通转为关断,从而切断了放电回路,使回路中电流为零,起到过电流保护作用。
 
5、过放电保护
 
锂电池在放电的过程中,当电压降至2.5V时,说明容量已被完全放光,此时如果让电池继续放电,将造成电池的永久性损坏。在含保护板的锂电池放电时,当控制IC检测到电池电压低于设定值(由控制IC决定)时,其“DO”脚将由高电压转变为零电压,使V1由导通转为关断,从而切断了放电回路,使电池无法再对负载进行放电,起到过放电保护作用。
 

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