成品鋰電池的組成是這樣的:主要有兩大部分,鋰電池電芯和保護(hù)板,鋰電池電芯主要由正極板、隔膜、負(fù)極板、電解液組成;正極板、隔膜、負(fù)極板纏繞或?qū)盈B,包裝,灌注電解液,封裝后即制成電芯。但鋰電池保護(hù)板的作用很多人都不知道,鋰電池保護(hù)板,顧名思義就是保護(hù)鋰電池用的,鋰電池保護(hù)板的作用是保護(hù)電池不過放、不過充、不過流,還有就是輸出短路保護(hù)。鋰電池在使用過程中,過充電、過放電和過電流都會(huì)影響電池使用壽命和性能,嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致鋰電池著火,現(xiàn)已出現(xiàn)手機(jī)鋰電池致燃致人傷亡的案例,經(jīng)常出現(xiàn)IT和手機(jī)廠家召回鋰電池產(chǎn)品的事件。所以每塊鋰電池都要安裝一塊安全保護(hù)板,由一顆操控IC和若干個(gè)外部元件組成,通過保護(hù)環(huán)路監(jiān)測并防止對(duì)電池產(chǎn)生損害,防止過充、過放和短路造成的等危險(xiǎn)。由于每個(gè)中都要安裝一片電池保護(hù)IC,鋰電池保護(hù)IC市場大得驚人,每年有幾十億美元的市場,市場前景非常廣闊。充電時(shí)鋰離子從正極移向負(fù)極,放電時(shí)反向移動(dòng),實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能轉(zhuǎn)換。中穎電子鋰電池保護(hù)板效果
電池計(jì)量芯片(電量計(jì)IC)主要用來采集電芯電壓、溫度、電流等信息,通過庫侖積分和電池建模等方式計(jì)算電池電量、溫度等信息,并通過I2C/SMBUS/HDQ等通信端口與外部主機(jī)通信。電量計(jì)IC與電池保護(hù)IC既可分立,也可集成。一級(jí)保護(hù)IC可以操作充、放電MOSFET,保護(hù)動(dòng)作是可復(fù)原的,即當(dāng)發(fā)生過充、過放、過流、短路等安全事件時(shí)就會(huì)斷開相應(yīng)的充放電開關(guān),安全事件解除后就會(huì)重新復(fù)原閉合開關(guān),不影響電池的繼續(xù)使用。硬件、算法和固件是電量計(jì)芯片的三大關(guān)鍵要素,硬件用來實(shí)現(xiàn)高精度采樣和低功耗運(yùn)行;算法用來對(duì)電池進(jìn)行建模;固件用來實(shí)現(xiàn)算法編程,計(jì)算輸出容量信息。在選擇電量計(jì)芯片時(shí),通常需要考慮到電芯化學(xué)類型、電芯串聯(lián)數(shù)目、通信接口、電量計(jì)放在電池包內(nèi)(Pack-side)還是放在系統(tǒng)板上(System-side)、電量計(jì)算法、是否集成電池保護(hù)均衡等功能、支持充放電電流大小,以及存儲(chǔ)介質(zhì)和封裝形式等。智慧動(dòng)鋰電子是一家集鋰電池安全管理硬件、軟件及BMS系統(tǒng)方案于一體的綜合服務(wù)商。 機(jī)械鋰電池保護(hù)板容量更大、重量更輕、充放電效率高,壽命是鉛酸電池的 3-5 倍。
BMS是鋰離子電池組的作用中心,電芯(組)進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控、指揮及協(xié)調(diào)。從構(gòu)成上看,電池管理系統(tǒng)包括電池管理芯片(BMIC)、模擬前端(AFE)、嵌入式微處理器,以及嵌入式軟件等部分。BMS根據(jù)實(shí)時(shí)采集的電芯狀態(tài)數(shù)據(jù),通過特定算法來實(shí)現(xiàn)電池組的電壓保護(hù)、溫度保護(hù)、短路保護(hù)、過流保護(hù)、絕緣保護(hù)等功能,并實(shí)現(xiàn)電芯間的電壓平衡管理和對(duì)外數(shù)據(jù)通訊。電池管理芯片(BMIC)是電源管理芯片的重要細(xì)分領(lǐng)域,包括充電管理芯片、電池計(jì)量芯片和電池安全芯片。充電管理芯片可將外部電源轉(zhuǎn)換為適合電芯的充電電壓和電流,并在充電過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測電芯的充電狀態(tài),調(diào)整充電電壓、電流,確保對(duì)電芯進(jìn)行安全、及時(shí)的充電。根據(jù)鋰電池的特性,充電管理芯片自動(dòng)進(jìn)行預(yù)充、恒流充電、恒壓充電,操控充電各個(gè)階段的充電狀態(tài)。
鋰電池保護(hù)板是鋰電池組中不可或缺的安全管理組件,其中心功能在于實(shí)時(shí)監(jiān)控電池狀態(tài)并防止異常工況引發(fā)的安全隱患。作為電池系統(tǒng)的“智能衛(wèi)士”,保護(hù)板通過集成控制芯片(如DW01、BQ系列等)與MOSFET開關(guān),對(duì)電壓、電流及溫度等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測。當(dāng)檢測到單節(jié)電池電壓超過過充閾值(如三元鋰電池)時(shí),保護(hù)板會(huì)立即切斷充電回路,避免電解液分解或熱失控風(fēng)險(xiǎn);反之,若電壓低于過放閾值(如三元鋰),則斷開放電回路,防止電池因過度放電導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷和容量衰減。對(duì)于突發(fā)的過流或短路故障,保護(hù)板能在微秒級(jí)時(shí)間內(nèi)響應(yīng),通過高耐壓MOS管切斷電路,有效抑制高溫或起火風(fēng)險(xiǎn)。此外,多串電池組還需依賴均衡功能(被動(dòng)電阻耗散或主動(dòng)能量轉(zhuǎn)移)來消除電芯間的電壓差異,從而延長整體電池壽命。 鋰電池儲(chǔ)能有適應(yīng)響應(yīng)快、占地面積小,適合電網(wǎng)調(diào)峰、家庭儲(chǔ)能等場景。
BMS保護(hù)板的被動(dòng)均衡技術(shù)。顧名思義,被動(dòng)均衡就是將單體電池中容量稍多的個(gè)體消耗掉,從而實(shí)現(xiàn)整體的均衡。被動(dòng)均衡又稱為能量耗散式均衡,工作原理是在每節(jié)電芯上并聯(lián)一個(gè)電阻,當(dāng)某個(gè)電芯提前充滿,而又需要繼續(xù)給其他電芯充電時(shí),通過電阻對(duì)電壓高的電芯以熱量形式釋放電量,為其他電芯爭取更多充電時(shí)間。由于被動(dòng)均衡結(jié)構(gòu)更為簡單,所以使用比較廣。但是被動(dòng)均衡也有明顯的缺點(diǎn),由于結(jié)構(gòu)簡單制作成本低,采用電阻耗能產(chǎn)生熱量,從而會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的效率降低。并且均衡時(shí)間短,效果不佳,一般均衡時(shí)間都在充電周期末期。此外,只能對(duì)高電壓電池進(jìn)行放電,無法對(duì)劣質(zhì)電池進(jìn)行改進(jìn)。在適用場景上,被動(dòng)均衡更適合于小容量、低串?dāng)?shù)的鋰電池組應(yīng)用,可以釋放每顆電芯的儲(chǔ)能能力,實(shí)現(xiàn)電量的利用。智慧動(dòng)鋰電子是一家集鋰電池安全管理硬件、軟件及BMS系統(tǒng)方案于一體的綜合服務(wù)商。 響應(yīng)快、占地面積小,適合電網(wǎng)調(diào)峰、家庭儲(chǔ)能等場景。軟件鋰電池保護(hù)板管理系統(tǒng)云平臺(tái)設(shè)計(jì)
儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)保護(hù)板有何需求?中穎電子鋰電池保護(hù)板效果
鋰電池保護(hù)板的中心功能:1.過充與過放保護(hù):鋰電池在電壓過高(過充)或過低(過放)時(shí),可能導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞,甚至引發(fā)危險(xiǎn)。保護(hù)板通過實(shí)時(shí)監(jiān)測單體電池電壓,在電壓超出安全范圍時(shí)切斷電路,避免危險(xiǎn)。2.過流與短路保護(hù):當(dāng)電池因負(fù)載過大或短路產(chǎn)生異常電流時(shí),保護(hù)板會(huì)迅速斷開電路,防止電池過熱或損壞。3.溫度監(jiān)控:部分保護(hù)板集成溫度傳感器,當(dāng)電池溫度超過閾值時(shí)觸發(fā)保護(hù)機(jī)制,避免熱失控。4.均衡管理:在串聯(lián)電池組中,各單體電池的容量和電壓可能存在差異。保護(hù)板通過均衡電路調(diào)節(jié)電壓差,確保電池組整體性能穩(wěn)定。鋰電池保護(hù)板廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、無人機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品,以及電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車、儲(chǔ)能電站等高功率場景。例如,電動(dòng)汽車的BMS不僅需要基礎(chǔ)保護(hù)功能,還需實(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)估算和智能充放電管理。 中穎電子鋰電池保護(hù)板效果