1.锂电池保护板概述
锂电池保护板实际上是一个电池管理系统,英文BATTERY MANAGEMENT SYSTEM,简称BMS. 其电路作用是对串联锂电池组的充放电进行保护。在充满电时能保证各单体电池之间的电压差异小于设定值(一般±20mV),实现电池组各单体电池的均充,有效地改善了串联充电方式下的充电效果;同时检测电池组中各个单体电池的过压、欠压、过流、短路、过温状态,保护并延长电池使用寿命。
2.锂电池保护板工作原理
市面上锂电池保护的芯片很多,常用的单串保护芯片有8261,DW01+,CS213,多串数保护主控芯片,主流的有理光R5432,美上美MM3474、O2的8940、比亚迪BM3451等。锂电池保护芯片其实也是电量计芯片,控制和保护锂电池。下图是锂电池保护板的功能结构图
以下两图是单串电池保护芯片的应用电路
下面以DW01+ 配MOS管进行讲解:
3.锂电池保护板工作原理
MOSFET应用在保护板上,起到的就是开关作用。你可以理解为MOSFET就是一个空气开关,是保护板上的空气开关,但这个空气开关不是需要用手掰的,是由控制管理IC主控芯片+外围电路来实现其开启或者关闭的。MOSFET导通就相当于空气开关闭合;MOSFET截止就相当于空气开关打开。
3.1 锂电池保护板工作原理
正常工作:当电芯电压在2.5V~4.3V之间时,DW01的①脚DO、③脚CO 均输出高电平(等于供电电压),M1、M2导通,由于MOSFET的导通电阻很小,相当于D、S极间直通,保护板有电压输出。
过放保护:当锂电池出现过放电时,电芯电压下降到2.3V,DW01的DO脚输出为0V,M1截止,此时锂电池B-与保护板P-端断开,保护板无电压输出。
过充保护:当锂电池出现过充电时,即当电芯电压升高到4.4V(通常称为过充保护电压)时,M2截止,将停止对锂电池充电。
短路保护:当锂电池出现短路时,M1,M2都会出现截止,关断输出,保护板无电压输出。
4.MOSFET的选型
MOSFET在保护板应用当中,最关键的指标是VDS耐压,二是导通阻抗RDSon。
VDS耐压指标的选择:由于MOSFEF是串联在电芯与充电器之间,电芯与负载之间,所以MOSFET的耐压VDS需高于电芯的电压,按至少余量20%进行选择。如72V锂电池(16串电池),保护板上MOSFET,至少选择90V耐压的MOSFET,通常选择100V耐压的MOSFET比较适合。
RDSon指标的选择:MOSFET是工作在常开、常闭状态,不存在开关损耗。VDS越大,RDSon越大,MOSFET发热就越大。发热就会影响到锂电池。
综上所述:我们要选用耐压合适、阻抗越低越好的MOS。不能盲目选择高压MOSFET,因为高压的MOSFET往往阻抗都会比较大。
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