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锂电池保护板的原理及如何配置

来源:锂离子电池   2020-09-30    点击量:

保护板是锂电池系统中非常关键的一个部件,在电动汽车电池中,我们所说的电池管理系统(BMS)其实就是保护板的终极升级版,如果没有保护板,那么这个电池可能充放电一两次就坏了。不过在使用铅酸电池的电动车中,是没有保护板的。

今天,我们主要跟大家讲一下为何锂电池需要保护板,保护板有哪些类别,如何配置保护板的参数。

为何锂电池需要保护板,而铅酸电池不需要保护板?

锂电池能量密度高,电池内部化学物质活性强。当电芯出现过充、过放等非正常使用时,极有可能出现电池损坏,极端情况下,还会导致起火和爆炸。因此,锂电池需要有一套监控系统,随时监控锂电池的电压,电流等参数,一旦超过事先设定的阈值,则直接关断电池主回路。

按照惯例,要了解和熟悉保护板,我们先对保护板进行一个分类。

1、按照是否能够编写程序分为硬件板与软件版;

2、按照充电和放电是同一个输出口还是两个不同输出口分为同口保护板与分口保护板。

而实际使用中,最常见的分类方法是按照保护板所适配的锂电池串数、电芯类型和持续放电大小来分的。

硬件板与软件板

所谓硬件板,就是保护板上没有可以进行编程的芯片,只是按照特定的线路进行连接,保护板的参数是固定的。这一类保护板一般成本较低,功能简单,很难实现逻辑上的特殊控制要求。而软件板则是在硬件板的基础上,加了可以编程的芯片,因此这类保护板除了实现基本功能以外,还能实现很多特殊功能,只需要通过修改程序和添加外设,比如远程引爆车辆中的锂电池。

分口与同口保护板

保护板为了实现保护电池的功能,必须要能够主动切断电池主回路。因此,在电池包内部,电池的主回路是要经过保护板的。为了对充电和放电都进行控制,保护板必须有两个开关,分别控制充电和放电回路。在同口保护板中,这两个开关串在一条线上,接到电池包外部,充电和放电都经过此线。而在分口保护板中,电池分出两根线,分别接充电开关和放电开关,再接到电池外部。

之所以会出现同口和分口保护板,是为了降低成本:一般电动车锂电池包的充电电流要比放电电流小,如果两个开关串到一条线上,那么两个开关就得按照大的买。而分口的话,充电电流小,就可以用一个更小的开关。这里说的开关,其实就是MOSFET,是锂电保护板的主要成本。

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