第一章保护板的构成和主要作用
一、保护板的构成
锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC协同完成,保护板是由电子电路组成,在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流,即时控制电流回路的通断;PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。
保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件NTC、ID存储器等。其中控制IC,在一切正常的情况下控制MOS开关导通,使电芯与外电路沟通,而当电芯电压或回路电流超过规定值时,它立刻(数十毫秒)控制MOS开关关断,保护电芯的安全。NTC是Negative temperaturecoefficient的缩写,意即负温度系数,在环境温度升高时,其阻值降低,使用电设备或充电设备及时反应、控制内部中断而停止充放电。ID 存储器常为单线接口存储器,ID是Identification 的缩写即身份识别的意思,存储电池种类、生产日期等信息。可起到产品的可追溯和应用的限制。
二、保护板的主要作用
一般要求在-25℃~85℃时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的工作电流、电压,在一切正常情况下C-MOS开关管导通,使电芯与保护电路板处于正常工作状态,而当电芯电压或回路中的工作电流超过控制IC中比较电路预设值时,在15~30ms内(不同控制IC与C-MOS有不同的响应时间),将CMOS关断,即关闭电芯放电或充电回路,以保证使用者与电芯的安全。
第二章保护板的工作原理
保护板的工作原理图:
如图中,IC由电芯供电,电压在2v-5v均能保证可靠工作。
1、过充保护及过充保护恢复
当电池被充电使电压超过设定值VC,具体过充保护电压取决于IC)后,VD1翻转使Cout 变为低电平,T1截止,充电停止.当电池电压回落至VCR,具体过充保护恢复电压取决于IC)时,Cout变为高电平,T1导通充电继续,VCR必须小于VC一个定值,以防止频繁跳变。
2、过放保护及过放保护恢复
当电池电压因放电而降低至设定值VD(,具体过充保护电压取决于IC)时,VD2翻转,以短时间延时后,使Dout变为低电平,T2截止,放电停止,当电池被置于充电时,内部或门被翻转而使T2再次导通为下次放电作好准备。
3、过流、短路保护
当电路充放回路电流超过设定值或被短路时,短路检测电路动作,使MOS管关断,电流截止。
第三章保护板主要零件的功能介绍
R1:基准供电电阻;与IC内部电阻构成分压电路,控制内部过充、过放电压比较器的电平翻转;一般在阻值为330Ω、470Ω比较多;当封装形式(即用标准元件的长和宽来表示元件大小,如0402封装标识此元件的长和宽分别为和)较大时,会用数字标识其阻值,如贴片电阻上数字标识473,即表示其阻值为47000Ω即47KΩ(第三位数表示在前两位后面加0的位数)。R2:过流、短路检测电阻;通过检测VM端电压控制保护板的电流,焊接不良、损坏会造成电池过流、短路无保护,一般阻值为1KΩ、2KΩ较多。R3:ID识别电阻或NTC电阻(前面有介绍)或两者都有。总结:电阻在保护板中为黑色贴片,用万用表可测其阻值,当封装较大时其阻值会用数字表示,表示方法如上所述,当然电阻阻值一般都有偏差,每个电阻都有精度规格,如10KΩ电阻规格为+/-5%精度则其阻值为Ω-Ω范围内都为合格。C1、C2:由于电容两端电压不能突变,起瞬间稳压和滤波作用。
总结:电容在保护板中为黄色贴片,封装形式0402较多,也有少数0603封装长,宽);用万用表检测其阻值一般为无穷大或MΩ级别;电容漏电会产生自耗电大,短路无自恢复现象。FUSE:普通FUSE或PTC(Positive Temperature Coefficient的缩写,意思是正温度系数);防止不安全大电流和高温放电的发生,其中PTC有自恢复功能。
总结:FUSE在保护板中一般为白色贴片,LITTE公司提供FUSE会在FUSE上标识字符D-T,字符表示意思为FUSE能承受的额定电流,如表示D额定电流为,S为4A,T为5A等;现我司所有较多为额定电流为5A的FUSE,即在本体上标识字符’T’。U1:控制IC;保护板所有功能都是IC通过监视连接在VDD-VSS间的电压差及VM-VSS间的电压差而控制C-MOS执行开关动作来实现的。
Cout:过充控制端;通过MOS管T2栅极电压控制MOS管的开关。
Dout:过放、过流、短路控制端;通过MOS管T1栅极电压控制MOS管的开关。
VM:过流、短路保护电压检测端;通过检测VM端的电压实现电路的过流、短路保护(U (VM)=I*R(MOSFET))。
总结:IC在保护板中一般为6个管脚的封装形式,其区别管脚的方法为:在封装体上标识黑点的附近为第1管脚,然后逆时针旋转分别为第2、3、4、5、6管脚;如封装体上无黑点标识,则正看封装体上字符左下为第1管脚,其余管脚逆时针类推)C-MOS:场效应开关管;保护功能的实现者;连焊、虚焊、假焊、击穿时会造成电池无保护、无显示、输出电压低等不良现象。总结:CMOS在保护板中一般为8个管脚的封装形式,它时由两个MOS管构成,相当于两个开关,分别控制过充保护和过放、过流、短路保护;其管脚区分方法和IC一样。在保护板正常情况下,Vdd为高电平,Vss、VM为低电平,Dout、Cout为高电平;当Vdd、Vss、VM任何一项参数变换时,Dout或Cout的电平将发生变化,此时MOSFET执行相应的动作(开、关电路),从而实现电路的保护和恢复功能。
第四章保护板主要性能测试方法
1.NTC电阻测试:
用万用表直接测量NTC电阻值,再与《温度变化与NTC阻值对照指导》对比。
2.识别电阻测试:
用万用表直接测量识别电阻值,再与《保护板重要项目管理表》对比。
3.自耗电测试:
调恒流源为500mA;万用表设置为uA档,表笔插入uA接孔,然后与恒流源串联起来接保护板B+、B-如下图所示:此时万用表的读数即为保护板的自耗电,如无读数用镊子或锡线短接B-、P-,激活电路。
4.短路保护测试:
电芯接到保护板B+、B-上,用镊子或锡线短接B-、P-,再短接P+、P-;短路后用万用表测保护板开路电压(如下图所示);反复短接3-5次,此时万用表读数应与电芯一致,保护板应无冒烟、爆裂等现象。
如上图所示接好电路,按照重要项目管理表设置好锂易安数据,再按自动按钮,接好后按红表笔上的按钮进行测试。此时锂易安测试仪的灯应逐次点亮,表示性能OK。按显示键检查测试数据:‘Chg’表示过充保护电压;‘Dis’表过放保护电压;‘Ocur’表示过流保护电流。
第五章保护板常见不良分析
一、无显示、输出电压低、带不起负载:
此类不良首先排除电芯不良(电芯本来无电压或电压低),如果电芯不良则应测试保护板的自耗电,看是否是保护板自耗电过大导致电芯电压低。如果电芯电压正常,则是由于保护板整个回路不通
(元器件虚焊、假焊、FUSE不良、PCB板内部电路不通、过孔不通、MOS、IC损坏等)。具体分析步骤如下:
(一)、用万用表黑表笔接电芯负极,红表笔依次接FUSE、R1电阻两端,IC的Vdd、Dout、Cout
端,P+端(假设电芯电压为),逐段进行分析,此几个测试点都应为。若不是,则此段电路有问题。
1. FUSE两端电压有变化:测试FUSE是否导通,若导通则是PCB板内部电路不通;若不导通则FUSE
有问题(来料不良、过流损坏(MOS或IC控制失效)、材质有问题(在MOS或IC动作之前FUSE被烧坏),然后用导线短接FUSE,继续往后分析。
2. R1电阻两端电压有变化:测试R1电阻值,若电阻值异常,则可能是虚焊,电阻本身断裂。若电阻值无异常,则可能是IC内部电阻出现问题。
3. IC测试端电压有变化:Vdd端与R1电阻相连。Dout、Cout端异常,则是由于IC虚焊或损坏。
4. 若前面电压都无变化,测试B-到P+间的电压异常,则是由于保护板正极过孔不通。(二)、万用表红表笔接电芯正极,激活MOS管后,黑表笔依次接MOS管2、3脚,6、7脚,P-端。
管2、3脚,6、7脚电压有变化,则表示MOS管异常。
2.若MOS管电压无变化,P-端电压异常,则是由于保护板负极过孔不通。
二、短路无保护:
1. VM端电阻出现问题:可用万用表一表笔接IC2脚,一表笔接与VM端电阻相连的MOS管管脚,确认其电阻值大小。看电阻与IC、MOS管脚有无虚焊。
2. IC、MOS异常:由于过放保护与过流、短路保护共用一个MOS管,若短路异常是由于MOS 出现问
题,则此板应无过放保护功能。
3. 以上为正常状况下的不良,也可能出现IC与MOS配置不良引起的短路异常。如前期出现的BK-901,其型号为‘312D’的IC内延迟时间过长,导致在IC作出相应动作控制之前MOS或其它元器件已被损坏。
注:其中确定IC或MOS是否发生异常最简易、直接的方法就是对有怀疑的元器件进行更换。
三、短路保护无自恢复:
1. 设计时所用IC本来没有自恢复功能,如G2J,G2Z等。
2. 仪器设置短路恢复时间过短,或短路测试时未将负载移开,如用万用表电压档进行短路表笔短接后未将表笔从测试端移开(万用表相当于一个几兆的负载)。
3. P+、P-间漏电,如焊盘之间存在带杂质的松香,带杂质的黄胶或P+、P-间电容被击穿,IC Vdd到Vss间被击穿.(阻值只有几K到几百K).
4. 如果以上都没问题,可能IC被击穿,可测试IC各管脚之间阻值。
四、内阻大:
1. 由于MOS内阻相对比较稳定,出现内阻大情况,首先怀疑的应该是FUSE或PTC这些内阻相对比较容易发生变化的元器件。
2. 如果FUSE或PTC阻值正常,则视保护板结构检测P+、P-焊盘与元器件面之间的过孔阻值,可能过孔出现微断现象,阻值较大。
3. 如果以上多没有问题,就要怀疑MOS是否出现异常:首先确定焊接有没有问题;其次看板的厚度(
是否容易弯折),因为弯折时可能导致管脚焊接处异常;再将MOS管放到显微镜下观测是否破裂;最后用万用表测试MOS管脚阻值,看是否被击穿。
五、ID异常:
1. ID电阻本身由于虚焊、断裂或因电阻材质不过关而出现异常:可重新焊接电阻两端,若重焊后ID正常则是电阻虚焊,若断裂则电阻会在重焊后从中裂开。
2. ID过孔不导通:可用万用表测试过孔两端。
3. 内部线路出现问题:可刮开阻焊漆看内部电路有无断开、短路现象。
《品质知识培训》 一、产品品质检验目的: 产品品质标准的建立,为企业提供了几种: 1.减少了品质纠纷 2.为对外品质保证提供了依据 3.使品检工作有据可依 4.使制造者明确品质要求 二、产品品质标准之适度性 产品品质标准要建立在认同的基础上,根据公司实际生产条件而定,一 个适度的品质标准。有利于提高公司的生产技术水平面和管理水平,即稍高于公司现行可达到的水平。 三、产品品质标准基本内容 产品名称、规格及图示 1. 检测方法、条件 2. 检测设备及工具 3. 品质合格判定标准 4. 产品实物样品 5. 6.产品质量符合性、化学性、物理性、技术指标和参数 四、生产线各工序品质检验标准 1.来料检验 品质部对大部份来料实行抽检,只对电芯和保护板实行全检。品 质部对抽检的来料判定可分为合格、不合格、分选、返加工、特采判 定合格的产品也只是实施抽检而非全检、现客户对产品的要求很高,
且抽样检后判定合格的产品仍有不良品,所以生产线有义务对所有上 线物料进行全检。 在上线全检过程中,检出的不良品可由品质部签样板,生产执行。2.辅料加工 ①. 镍片上锡:确认需要上锡的镍片尺寸符合和业指导书,浸锡尺寸也要符 合作业指导书。如浸锡尺寸太少在生产中容易造成虚焊或焊接不牢,如浸锡尺寸太多,遇易造成镍片弯折不动影响组装。 ②.粘贴胶纸确认需要贴的胶纸及尺寸符合作业指导书要求,确认需要贴 的电芯型号及供应商符合作业的指导书。要求避免贴错。 ③.装五金保护板确认五金无变形、无生锈。五金可完全装配在胶壳上, 无装配等或装配太松现象,保护板可与五金胶壳完全装配,组装到位。3.生产工序 ①. 点焊: 点焊应无烧焦发黑现象,点焊拔脱力单点应> 1.8Kg用夹具紧镍片, 垂 直于点焊面固定在拉力计上进行拉拔,当镍片及电芯有变化时,应重新 再确认。 ②.粘贴胶纸所贴胶纸符合产品要求,所贴胶纸粘贴牢固,无破损起折, 粘贴位置 与工艺只要求一致 ③.锡焊 要求按时间不可超过 3 秒,焊点位置正确,焊点应光滑,大小适当, 虚焊、偏斜。锡点应完全仓住镍片,防止虚假焊。 ④.电芯组装电芯应顺畅装入胶壳,无变形及强行装入现象,电芯装入胶壳后 应确认导线,镍片。电芯间无短路隐患。
动力电池基础知识普及 动力电池是纯电动汽车的唯一能量来源,同时也是整车成本较高的一个关键动力总成部件。自电动汽车诞生以来,铅酸电池、镍氢电池以及锂电池等具有较为广泛的应用。 1)最早应用于电动汽车上的是铅酸电池,并且在较长的一段时间内都是电动汽车的主要能源方案,其主要特点是原材料易得、安全耐用、价格低廉,并且技术较为成熟。尤其是20 世纪70 年代以后,密封免维护铅酸电池的出新极大提升了性能水平和使用方便程度,在市场中占据了较大的份额。但是比能量和比功率低是铅酸电池的最大缺点,能量密度大概在35Wh/kg 左右,一般400 次左右的循环寿命也在一定程度上制约了铅酸电池的应用。目前虽然在电动汽车市场上仍有应用,但一般都是局限在对整车性能水平要求不高且注重成本的车型上,如电动自行车以及一些场地用车等。 2)镍氢电池的比能量和比功率均在一定程度上优于铅酸电池,但其价格是同容量铅酸电池的5~8 倍,特性与镍镉电池相似,但不存在镍镉电池的重金属污染问题。快速充电和深度放电的性能较好,效率较高,且无需维护,目前主要是在混合动力汽车中应用较多。不过镍氢电池自放电率较高,且对环境温度较为敏感,尤其是单体电压较低约为 1.2V 左右,对于纯电动汽车来说,往往需串联大量的电池才能满足其高压系统需求,所以在纯电动汽车上的应用相对较少。 3)锂离子电池与其他电池相比,在单体电压、容量、比功率方面具有较大的优势,且可进行大电流充放电、循环充放电性能好、较为安全,目前在纯电动汽车、混合动力汽车以及燃料电池车上均有应用。随着锂电池材料技术以及加工工艺的进一步发展,已逐渐成为国内外电动汽车用动力电池的首选方案。 三类主要电池的性能对比
动力电池PACK总成的系统组成: 1)动力电池模块; 2)结构系统; 3)电气系统; 4)热管理系统; 5)BMS; 动力电池PACK四大工艺: 1)装配工艺:通过螺栓、螺帽、扎带、卡箍、线束抛钉等连接件将五大系统连接到一起,构成一个总成。 2)气密性检测工艺: 1)热管理系统级的气密性检测; 2)PACK级的气密性检测;国际电工委员会(IEC)起草的防护等级系统中规定,动力电池PACK必须要达到IP67等级。 3)软件刷写工艺:软件刷写工艺就是将BMS控制策略以代码的形式刷入到BMS中的CMU 和BMU中,以在电池测试和使用过程中将采集的电池状态信息数据,由电子控制单元进行数据处理和分析,然后根据分析结果对系统内的相关功能模块发出控制指令,最终向外界传递信息。 4)电性能检测工艺:电性能检测分三个环节: 1)静态测试:绝缘检测、充电状态检测、快慢充测试等; 2)动态测试;通过恒定的大电流实现动力电池容量、能量、电池组一致性等参数的评价。3)SOC调整:将电池PACK的SOC调整到出厂的SOC。 SOC: State Of Charge,通俗的将就是电池的剩余电量。 PACK装配工艺中最最最重要的技术: 1、连接方式其实有三种 1)用螺栓、螺帽将线束与继电器等核心零件连接; 2)用抛钉将线束和金属支架连接; 3)用卡扣将低压线束与模组连接 其中靠螺栓、螺帽拧紧连接是动力电池PACK装配过程中用到的最多的连接方式。而拧紧技术也是装配中最最最重要的技术。 拧紧技术是很大的一个课题,本文先讲下拧紧技术的基础知识。 拧紧原理:螺栓插入被连接件,利用螺母或内螺纹拧紧使螺栓拉伸变形,这种弹性变形产生了轴向的拉力,将被夹零件挤压在了一起,称为预紧力,又称夹紧力。 高压线是动力电池PACK的“大动脉血管”,用来传输电流。高压线与模组连接的螺栓若因为拧紧过程异常导致松动或者螺栓断裂,会导致电流无法输出,动力中断,汽车急停。 夹紧力是我们制造过程中想要得到的参数,但是在制造现场直接去测量力是很难操作的。而扭矩(Torque)是很容易测量出的。真正转化为加紧力的扭矩其实只有10%,90%的扭矩用于克服摩擦力。即传说中的:50-40-10原则。
电池基础知识培训资料 、锂离子电池工作原理与性能简介: 1、电池的定义:电池是一种能量转化与储存的装置,它通过反应将化学能或物理能转化为电能,电池 即是一种化学电源,它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极,两电极浸泡在能提供媒体传导作用的电解质中,当连接在某一外部载体上时,通过转换其内部的化学能来提供能源。 2、锂离子电池的工作原理:即充放电原理。Li-ion的正极材料是氧化钻锂,负极是碳。当对电池进行 充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。同样,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放 电过程中,锂离子处于从正极一负极一正极的运动状态。Li-ion就象一把摇椅,摇椅的两端为电池的两 极,而锂离子就象运动员一样在摇椅两端来回奔跑。所以,Li-i on又叫摇椅式电池。 通俗来说电池在放电过程中,负极发生氧化反应,向外提供电子;在正极上进行还原反应,从外电路接收电子,电子从负极流到正极,而电流方向正好与电子流动方向相反,故电流经外电路从正极流向负极。电解质是离子导体,离子在电池内部的正负极之间定向移动而导电,阳离子流向正极,阴离子流向负极。整个电池形成了一个由外电路的电子体系和电解质的离子体系构成的完整放电体系,从而产生电能。 正极反应:LiCoO2==== Li i-x CoO + xLi + + xe 负极反应:6C + xLi + + xe - === Li x C6 电池总反应:LiCoO2 + 6C ==== Li1-xCoO2 + LixC6 3、电池的连接: 根据电池的电压与容量的需求,可以把电池做串联、并联及混连连接 a、串联:电压升高,容量基本不变; b、并联:电压基本不变,容量升高; c、混联:电压与容量都会升高; 4、化学电池的种类: 锂离子电池按电池外形来分类,可分为圆柱形、方形、钮扣形和片状形等。
锂电池基础的方方面面介绍 目录 1. 锂电池的构成 2. 锂电池的优缺点 3. 锂电池的分类 4. 常用术语解释 5. 锂电池命名规则 6. 锂电池工艺 7. 锂电池成组和串并联 8. 各种动力电池对比 9. 锂电池模型 10. 锂电池电气特性与关键参数 11. 锂电池保护和管理系统 12. 锂电池应用领域 13. 锂电池相关标准
(一)锂电池的构成 锂电池主要由两大块构成,电芯和保护板PCM(动力电池一般称为电池管理系统BMS),电芯相当于锂电池的心脏,管理系统相当于锂电池的大脑。 电芯主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜和外壳构成,而保护板主要由保护芯片(或管理芯片)、MOS管、电阻、电容和PCB板等构成。 锂电池的产业链结构如下图: 电芯的构成如下面两图所示:
锂电池的PACK的构成如下图所示:
●(二)锂电池优缺点 锂电池的优点很多,电压平台高,能量密度大(重量轻、体积小),使用寿命长,环保。锂电池的缺点就是,价格相对高,温度范围相对窄,有一定的安全隐患(需加保护系统)。 ●(三)锂电池分类 锂电池可以分成两个大类:一次性不可充电电池和二次充电电池(又称为蓄电池)。 不可充电电池如锂二氧化锰电池、锂-亚硫酰胺电池。 二次充电电池又可以分为下面根据不同的情况分类。 1.按外型分:方形锂电池(如普通手机电池)和圆柱形锂电池(如电动工具的18650);2.按外包材料分:铝壳锂电池,钢壳锂电池,软包电池; 3.按正极材料分:钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、三元锂(LiNixCoyMnzO2)、磷酸铁锂(LiFePO4); 4.按电解液状态分:锂离子电池(LIB)和聚合物电池(PLB); 5.按用途分:普通电池和动力电池。 6.按性能特性分:高容量电池、高倍率电池、高温电池、低温电池等。
保护板初步知识 1、保护板的由来 锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现 . 2、主要保护能能 过充电保护功能过放电保护功能 过电流保护电流包括过流1 过流2 短路保护 3、保护板的组成和元件: 保护板通常包括控制IC、开关MOS、储存电容、识别电阻及辅助器件NTC/PTC等组成。其中控制IC在一切正常的情况下控制MOS开关导通,使电芯与外电路导通,而当电芯电压或回路电流超过规定值时,它立刻控制MOS开关断开,保护电芯的安全。 PTC是正温度系数热敏电阻,NTC是负温度系数热敏电阻.PTC与NTC在应用上有不同的地方是:PTC在电路中可以做过电流保护,NTC主要是开关浪涌电流的抑制.他们也有共同的作用就是温度感测和侦测试 4、原理图及元件介绍 IC 它由精确的比较器来获得保护可靠的保护参数,主要参数: -过充电压 -过充恢复电压 -过放电压 -过放恢复电压 -过流检测电压 -短路保护电压 -耗电 MOSFET 串在主充放电回路中,担当高速开关,执行保护动作。我司所用的都是串在B- P-间。MOSFET包含三个电极:漏极(D)源极(S)栅极(G);当G极为高电平时,D 极与S极导通,当G极为低电平时,D极与S极断开。主要参数: -内阻 -耐电流 -耐电压 -内部是否连通 -封装 FUSE PTC :二次保护器件。 原理图:
正极:B+ FUSE P+ 负极:B- MOS(2、3)脚 MOS(1)脚接 MOS(8)脚 MOS(5、6)脚夫 P- 5、功能介绍: 通常状态:当电芯电压在2。5V---4。2V之间,IC的充电控制脚(第1脚)和放电管控制脚(第3脚)同时处于高电平,充电MOS、放电MOS同时打开,B-与P-连通,保护板有输出电压,能正常允放电. -过放状态:当电池接上手机等负载后,电芯电压渐渐降低,同时IC同部通过R1电阻实时监测电芯电压,当电芯电压降到IC的过放保护电压时,IC放电控制脚(第1脚)输出电压为0V,即低电平,放电MOS关闭,无输出电压。 - 过充状态:当电池通过充电器充电时,随着充电时间的增加,电芯电压越来越高,当电芯电压升高到过充保护电压时,IC将认为电芯处于过充电电压状态,IC的充电控制脚(第3脚)输出为低电平,即0V;此时充电MOS管关闭,B-与P-处于断开状态,充电回路切断,充电停止。保护板处于过充状态并一直保持。等到P+ P-之间接上负载后,因此时虽然充电管处于关闭状态,但其内部的二极管的正方向与放电回路的方向相同,故放电回路可以放电,当电芯电压被放低至过充电恢复电压以下时,充电管又导通,电芯的B-与保护板的P-又重新接上,电芯又能正常的充放电。 -过流及短路保护:当电池的负载电流超过IC的过流保护值时,IC的放电控制脚(第1脚)输出低电平,MOS管关闭。 3、 常见的问题点: -内阻大:决定电池内阻的器件有 PCB的线阻,MOS管的导通内阻, FUSE的内阻,电芯内阻及镍片的电阻。 解决方法:首先判断电芯内阻(一般要求小于60mΩ)是否超过标准,其次是测试保护板内阻(一般要求小于60mΩ)、FUSE内阻(一般要求小于15mΩ),最后检查镍片及接触电阻(一般要求小于15mΩ) -无电压无内阻(不能充放电等):无电压无内阻通常是充电MOSFET关闭或放电MOSFET关闭或充放电MOS同时关闭,导致MOS管关闭的原因有 IC 不能正常工作或MOS管自身损坏或MOS连锡,虚焊。解决方法:先检查IC第5脚电压电否正常(电压与电芯电压相同),第6脚与B-是否连好,电芯电压是否正常,R1电阻是阻值是否正确,R1是否虚焊。其次检查IC的充电控制脚(3脚)和放电控制脚(5脚)电压是否正确(在通常的状态,IC的1、3脚都是高电平,等于电芯电压)。再次检查MOS是否短路,虚焊。 无ID(热敏):ID电阻一端连接保护板的P-端子,一端连接保接保护板的ID端子,若有此类问题时,可首先确认线路是否导通,其次可确认电阻本身是否不良或是否连锡。 短路保护、过流保护不良:可先检查R2是否虚焊,IC的过流检测端子(IC的第2脚)是否虚焊,若无以上两种不良,那么应是IC本身损坏。
第一章保护板的构成和主要作用 一、保护板的构成 锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC协同完成,保护板是由电子电路组成,在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流,即时控制电流回路的通断;PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。 保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件NTC、ID存储器等。其中 控制IC,在一切正常的情况下控制MOS开关导通,使电芯与外电路沟通,而当电芯电压或回路电流超过规定值时,它立刻(数十毫秒)控制MOS开关关断,保护电芯的安全。NTC 是Negative temperaturecoefficient的缩写,意即负温度系数,在环境温度升高时,其阻值降低,使用电设备或充电设备及时反应、控制内部中断而停止充放电。ID 存储器常为单线接 口存储器,ID是Identification 的缩写即身份识别的意思,存储电池种类、生产日期等信息。可起到产品的可追溯和应用的限制。
二、保护板的主要作用 一般要求在-25℃~85℃时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的工作电流、电压,在一切正常情况下C-MOS开关管导通,使电芯与保护电路板处于正常工作状态,而当电芯 电压或回路中的工作电流超过控制IC中比较电路预设值时,在15~30ms内(不同控制IC 与C-MOS有不同的响应时间),将CMOS关断,即关闭电芯放电或充电回路,以保证使用 者与电芯的安全。 第二章保护板的工作原理 保护板的工作原理图: 如图中,IC由电芯供电,电压在2v-5v均能保证可靠工作。 1、过充保护及过充保护恢复 当电池被充电使电压超过设定值VC(4.25-4.35V,具体过充保护电压取决于IC)后,VD1 翻转使Cout变为低电平,T1截止,充电停止.当电池电压回落至VCR(3.8-4.1V,具体过充保护恢复电压取决于IC)时,Cout变为高电平,T1导通充电继续, VCR必须小于VC一个定值,以防止频繁跳变。 2、过放保护及过放保护恢复 当电池电压因放电而降低至设定值VD(2.3-2.5V,具体过充保护电压取决于IC)时, VD2翻转,以短时间延时后,使Dout变为低电平,T2截止,放电停止,当电池被置于充电时,内部或门被翻转而使T2再次导通为下次放电作好准备。 3、过流、短路保护 当电路充放回路电流超过设定值或被短路时,短路检测电路动作,使MOS管关断,电流截止。
锂电池保护板原理 锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。 锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC等电流器件协同完成,保护板是由电子电路组成,在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流,及时控制电流回路的通断;PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。 普通锂电池保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件FUSE、PTC、NTC、ID、存储器等。其中控制IC,在一切正常的情况下控制MOS开关导通,使电芯与外电路导通,而当电芯电压或回路电流超过规定值时,它立刻控制MOS开关关断,保护电芯的安全。 在保护板正常的情况下,Vdd为高电平,Vss,VM为低电平,DO、CO为高电平,当Vdd,Vss,VM任何一项参数变换时,DO或CO端的电平将发生变化。 1、过充电检出电压:在通常状态下,Vdd逐渐提升至CO端由高电平变为低电平时VDD-VSS 间电压。 2、过充电解除电压:在充电状态下,Vdd逐渐降低至CO端由低电平变为高电平时 VDD-VSS间电压。 3、过放电检出电压:通常状态下,Vdd逐渐降低至D O端由高电平变为低电平时VDD- VSS 间电压。 4、过放电解除电压:在过放电状态下,Vdd逐渐上升到DO端由低电平变为高电平时VDD-VSS间电压。 5、过电流1检出电压:在通常状态下,VM逐渐升至DO由高电平变为低电平时VM-VSS 间电压。
6、过电流2检出电压:在通常状态下,VM从OV起以1ms以上4ms以下的速度升到DO 端由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。 7、负载短路检出电压:在通常状态下,VM以OV起以1μS以上50μS以下的速度升至DO 端由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。 8、充电器检出电压:在过放电状态下,VM以OV逐渐下降至DO由低电平变为变为高电平时VM-VSS间电压。 9、通常工作时消耗电流:在通常状态下,流以VDD端子的电流(IDD)即为通常工作时消耗电流。 10、过放电消耗电流:在放电状态下,流经VDD端子的电流(IDD)即为过流放电消耗电流。
锂电池保护板的基础知识普及 第一章保护板的构成和主要作用一、保护板的构成 锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短 路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护 板和一片电流保险器出现。锂电池的保护功能通常由保护电路板和 PT协同完成,保护板是由电子电路组成,在-40℃至+85℃的环境下 时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流,即时控制电流回路 的通断;PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。 保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器 件NTC、ID存储器等。其中控制IC,在一切正常的情况下控制MOS 开关导通,使电芯与外电路沟通,而当电芯电压或回路电流超过规 定值时,它立刻(数十毫秒)控制MOS开关关断,保护电芯的安全。NTC是Negative temperature coefficient的缩写,意即负温度 系数,在环境温度升高时,其阻值降低,使用电设备或充电设备及 时反应、控制内部中断而停止充放电。ID 存储器常为单线接口存 储器,ID是Identification 的缩写即身份识别的意思,存储电池 种类、生产日期等信息。可起到产品的可追溯和应用的限制。
二、保护板的主要作用 一般要求在-25℃~85℃时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的工作电流、电压,在一切正常情况下C-MOS开关管导通,使电芯与保护电路板处于正常工作状态,而当电芯电压或回路中的工作电流超过控制IC中比较电路预设值时,在15~30ms 内(不同控制IC与C-MOS有不同的响应时间),将CMOS关断,即关闭电芯放电或充电回路,以保证使用者与电芯的安全。 第二章保护板的工作原理 保护板的工作原理图:
锂电池保护板基础知识-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
锂电池保护板的基础知识普及 第一章保护板的构成和主要作用一、保护板的构成 锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。锂电池的保护功能通常由保护电路板和PT协同完成,保护板是由电子电路组成,在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流,即时控制电流回路的通断;PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。 保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件NTC、ID存储器等。其中控制IC,在一切正常的情况下控制MOS开关导通,使电芯与外电路沟通,而当电芯电压或回路电流超过规定值时,它立刻(数十毫秒)控制MOS开关关断,保护电芯的安全。NTC是Negative temperature coefficient的缩写,意即负温度系数,在环境温度升高时,其阻值降低,使用电设备或充电设备及时反应、控制内部中断而停止充放电。ID 存储器常为单线接口存储器,ID是Identification 的缩写即身份识别的意思,存储电池种类、生产日期等信息。可起到产品的可追溯和应用的限制。
二、保护板的主要作用 一般要求在-25℃~85℃时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的工作电流、电压,在一切正常情况下C-MOS开关管导通,使电芯与保护电路板处于正常工作状态,而当电芯电压或回路中的工作电流超过控制IC中比较电路预设值时,在15~30ms内(不同控制IC与C-MOS有不同的响应时间),将CMOS关断,即关闭电芯放电或充电回路,以保证使用者与电芯的安全。 第二章保护板的工作原理 保护板的工作原理图:
锂离了动力电池 锂离了动力电池是2()世纪开发成功的新熨高能电池。这种电池的负极是金属锂,正极用MnO2, S0CL2, (CFx)n等。70年代进入实用化。因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点,已广泛应用于军事和民川小型电器屮,如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等、部分代替了传统电池。大容量锂离了电池已在电动汽车屮试用,将成为21世纪电动汽车的主要动力电源并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。 特点 (1)单体电池工作电压高达3.7V,是磔镉电池,磔氢电池的3倍,铅酸电池的近2 倍,这也是锂离子动力电池比能量高的一个重要原因。因此组成相同电压的动力电池组时, 锂离了动力电池使用的串联数忖会大大少于铅酸电池和银氢电池。如果动力电池屮单体电池数量越多,电池组屮单体电池的一致性要求就越高,寿命就越不好做,在实际使用过稈屮电池组有问题分析后,一般是其中一、两个单体电池出问题然后导致整组电池出现问题,因此不难理解为什么48V的铅酸电池比36V的铅酸电池反馈要高,从这个角度上讲锂电更适合动力电池的使用。例如36V的锂电只需要10个单体,而36V铅酸电池需要18个单体电池, 即3只12V的电池纽.,而每只12V的铅酸电池有六个单格即六个单体电池纽.成。 (2)重量轻,比能量大,高达150Wh/Kg,是银氢电池的2倍,铅酸电池的4倍,因此重量是相同能量的铅酸电池的三分之一到四分之一,从这个角度讲锂电消耗的资源就少,而口由于猛酸锂电池屮所用元索的储量比较多,因此相对铅酸、银氢电池可能会进一步涨价, 锂离了动力电池成木反而是进一步降低的。电动自行车用锂离了?电池重量为224公斤,铅酸电池的重量为12?20公斤,锂电重量约为铅酸电池的四分Z—到三分2—,比铅酸电池轻约10公斤(36V, 10Ah电池),电池重量减轻了70%,整车总重量至少减轻了20%。加上一般锂电车都是简易款的电动自行车,由于电池和整车轻,相同电压、和同容量的电池行驶里程更长,普通的电动车重量在40公斤以上,而锂离子动力电池电动白行车重量在7到26公斤之间。女士和老年人都可以轻易搬动,人力骑行也十分轻便,运动休闲兼得。 (3)体积小,高达到400Wh/L,体积是铅酸电池的二分Z—到三分之一。提供了更合理的结构和更美观的外形的设计条件、设计空间和可能性。现阶段由于铅酸电池体积、重量的限制,设计师们的设计思想受到极大约朿,导致现阶段的电动白行车在结构和外观上“千车一面”、雷同相似、单调划一。而锂离了电池的使用,给设计师们提供了展示设计思想和设计风格的更大空间及条件。当然同时也导致电动白行车用锂离了动力电池尺寸多种多样,不利于锂动力电池行业的发展。锂动力电池行业也需要尽快制定电动自行车川锂离了电池国家标准,加速在电动H行车领域锂电对铅酸电池的替代。当然目前锂电池是在不断发展过程屮
锂电池基础知识讲解 理想的锂离子电池,除了锂离子在正负极之间嵌入和脱出外,不发生其他副反应,不出现锂离子的不可逆消耗。实际的锂离子电池,每时每刻都有副反应存在,也有不可逆的消耗,如电解液分解,活性物质溶解,金属锂沉积等,只不过程度不同而己。实际电池系统,每次循环中,任何能够产生或消耗锂离子或电子的副反应,都可能导致电池容量平衡的改变。一旦电池的容量平衡发生改变,这种改变就是不可逆的,并且可以通过多次循环进行累积,对电池性能产生严重影响。 ⑴正极材料的溶解 尖晶石LiMn2O4中Mn的溶解是引起LiMn2O4可逆容量衰减的主要原因,对于Mn的溶解机理,一般有两种解释:氧化还原机制和离子交换机制。氧化还原机制是指放电末期Mn3+的浓度高,在LiMn2O4表面的Mn+会发生歧化反应: 2Mn3+(固)Mn4+(固)+Mn2+(液) 歧化反应生成的二价锰离子溶于电解液。离子交换机制是指Li+和H+在尖晶石表面进行交换,最终形成没有电化学活性的HMn2O4。 Xia等的研究表明,锰的溶解所引起的容量损失占整个电池容量损失的比例随着温度的升高而明显增大(由常温下的23%增大到55℃时的34%)[14]。 ⑵正极材料的相变化[15] 锂离子电池中的相变有两类:一是锂离子正常脱嵌时电极材料发生的相变;二是过充电或过放电时电极材料发生的相变。 对于第一类相变,一般认为锂离子的正常脱嵌反应总是伴随着宿主结构摩尔体积的变化,同时在材料内部产生应力,从而引起宿主晶格发生变化,这些变化减少了颗粒间以及颗粒与电极间的电化学接触。 第二类相变是Jahn-Teller效应。Jahn-Teller效应是指由于锂离子的反复嵌入与脱嵌引起结构的膨胀与收缩,导致氧八面体偏离球对称性并成为变形的八面体构型。由于Jahn-Teller效应所导致的尖晶石结构不可逆转变,也是LiMn2O4容量衰减的主要原因之一。在深度放电时,Mn的平均化合价低于3.5V,尖晶石的结构由立方晶相向四方晶相转变。四方晶相对称性低且无序性强,使锂离子的脱嵌可逆程度降低,表现为正极材料可逆容量的衰减。 ⑶电解液的还原[15] 锂离子电池中常用的电解液主要包括由各种有机碳酸酯(如PC、EC、DMC、DEC 等)的混合物组成的溶剂以及由锂盐(如LiPF6 、LiClO4 、LiAsF6 等)组成的电解质。在充电的条件下,电解液对含碳电极具有不稳定性,故会发生还原反应。电解液还原消耗了电解质及其溶剂,对电池容量及循环寿命产生不良影响,由此产生的气体会增加电池的内部压力,对系统的安全造成威胁。 ⑷过充电造成的量损失[15] 负极锂的沉积:过充电时,发生锂离子在负极活性物质表面上的沉积。锂离子的沉积一方面造成可逆锂离子数目减少,另一方面沉积的锂金属极易与电解液中的溶剂或盐的分子发生反应,生成Li2CO3、LiF或其他物质,这些物质可以堵塞电极孔,最终导致容量损失和寿命下降。 电解液氧化:锂离子电池常用的电解液在过充电时容易分解形成不可溶的Li2CO3等产物,阻塞极孔并产生气体,这也会造成容量的损失,并产生安全隐患。 正极氧缺陷:高电压区正极LiMn2O4中有损失氧的趋势,这造成氧缺陷从而导致容量损失。 ⑸自放电 锂离子电池的自放电所导致的容量损失大部分是可逆的,只有一小部分是不可逆的。造成不可逆自放电的原因主要有:锂离子的损失(形成不可溶的Li2CO3等物质);电解液氧化产物堵塞电极微孔,造成内阻增大。
锂电池基本知识讲解 电池基本知识 1.电池 电池是将化学反应产生的能量直接转化为电能的一种电化学装置。 2.原电池 原电池是指经过放电后,不能用一般的充电方法使其复原而继续使用的电池,也叫一次电池。 3.蓄电池 指可以通过充电方法使两极活性物质复原而可以再次放电的电池,也叫二次电池。 4.干电池 干电池是指电解液不流动的电池,通常是指锌、锰干电池。 5.电解池 电解池是一种将电能转化为化学能的电化学装置,电池充电时相当于电解池。 6.电子导体 是指依靠物质内部的自由电子在外加电场作用下做定向运动而导电的导体,也叫第一类导体。各种金属通常为第一类。
7.离子导体 是依靠物质内部的可移动离子在外加电场作用在做定向移动而导电的导体,也叫第二类导体。各种电解液通常为第二类导体。如氢氧化钾水溶液。 8.电解质 一定条件下具有离子导电性的物质称为电解质。 9.电极 是指由两类导体即电子导体和离子导体串联组成的导电体系,也叫半电池,通常为了方便把构成电极的金属导体部分称为电极。 10.正/负极 在一个电化学装置中,电极电位较高的电极称为正极;电极电位较低的电极为负极。 11.电池充电 借助于外直流电源,将电能输入电池迫使其内部发生电化学反应的过程叫电池充电。 12.电池放电 电池内部发生电化学反应产生电能并向外电路输出电能的过程叫电池放电。 13.活性物质 是指在电池中将化学能转变为电能的过程中参加电极反应的物质。
14.为什么电池放电时不需要外接电源而电池充电时需要外接电源? 电池放电时的电化学反应是一种自发的过程,电池向外电路供电是可以自发进行的过程,而充电时的电池相当于电解池,电解池中消耗电能的化学反应是一种不可以自发进行的过程,所以要借助于外接电源强迫化学反应逆方向进行。 15.电池电动势 电池正极平衡电极电位与负极平衡电极电位之差称为电池电动势,又叫理论电压。 16.开路电压 电池开路时,正负极之间的电位差叫开路电压,开路电压在数值上等于正负极稳定电极电位之差,是一个实测值。 17.标称电压 一般被认为是电池工作在标准条件下可具有的电压值。18.放电电压 电池放电时正负极间的电位差叫放电电压,也叫工作电压或负载电压或端电压。 19.充电终止电压 电池充电所允许的最高电压叫充电终止电压。 20.放电终止电压 电池放电时,电压下降到不宜再继续放电的最低工作电压
MOS管 O W IC 过充控制 第一章保护板的构成和主要作用 一、保护板的构成 锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC协同完成, 保护板是由电子电路组成,在?40°C至+85°C的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流,即时控制电流回路的通断;PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。 保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件NTC、ID存储器等。其中控制IC,在一切正常的情况卜控制MOS开关导通,使电芯与外电路沟通,而当电芯电压或回路电 流超过规定值时,它立刻(数十毫秒)控制MOS开关关断,保护电芯的安全。NTC & Negative temperaturecoefficient的缩写,意即负温度系数,在环境温度升髙时,其阻值降低,使用电设备或充电设备及时反应、控制内部小断而停止充放电。ID存储器常为单线接 口存储器,ID是Identification的缩写即身份识别的意思,存储电池种类、生产日期等信息。 O 充电? 可起到产品的可迅溯和应用的限制。
二、保护板的主要作用 一般要求在-25°C-85°C时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的工作电流、电压, 在一切正常情况下C-MOS开关管导通,使电芯与保护电路板处于正常工作状态,而当电芯电压或回路中的工作电流超过控制IC中比较电路预设值时,在15?30ms内(不同控制IC 与C-MOS 有不同的响应时间),将CMOS关断,即关闭电芯放电或充电回路,以保证使用者与电芯的安全。 第二章保护板的工作原理 保护板的工作原理图: 如图中,IC由电芯供电,电压在2v-5v均能保证可靠工作。 1、过充保护及过充保护恢复 当电池被充电使电压超过设定值VC(4.25-4.35V,具体过充保护电压取决于IC)后,VD1 翻转使Cout变为低电平,T1截止,充电停止.当电池电压回落至VCR(3.8-4..1V,具体过充保护恢复电压取决于IC)时,Cout变为高电平,T1导通充电继续,VCR必须小于VC 一个定值,以防止频繁跳变。 2、过放保护及过放保护恢复 当电池电压因放电而降低至设定值VDC2.3-2.5V,具体过充保护电压取决于IC)时,VD2 翻转,以短时间延时后,使Dout变为低电平,T2截止,放电停止,当电池被置于充电时, 内部或门被翻转而使T2再次导通为下次放电作好准备。 3、过流、短路保护 当电路充放回路电流超过设定值或被短路时,短路检测电路动作,使M0S管关断,电流
锂电池保护板原理锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。 锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC等电流器件协同完成,保护板是由电子电路组成,在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流,及时控制电流回路的通断;PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。普通锂电池保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件FUSE、PTC、NTC、ID、存储器等。其中控制IC,在一切正常的情况下控制MOS开关导通,使电芯与外电路导通,而当电芯电压或回路电流超过规定值时,它立刻控制MOS开关关断,保护电芯的安全。 在保护板正常的情况下,Vdd为高电平,Vss,VM为低电平,DO、CO为高电平,当Vdd,Vss,VM任何一项参数变换时,DO或CO端的电平将发生变化。 1、过充电检出电压:在通常状态下,Vdd逐渐提升至CO端由高电平变为低电平时VDD-VSS间电压。 2、过充电解除电压:在充电状态下,Vdd逐渐降低至CO端由低电平变为高电平时VDD-VSS间电压。 3、过放电检出电压:通常状态下,Vdd逐渐降低至D O端由高电平变为低电平时VDD- VSS间电压。 4、过放电解除电压:在过放电状态下,Vdd逐渐上升到DO端由低电平变为高电平时 VDD-VSS间电压。
5、过电流1检出电压:在通常状态下,VM逐渐升至DO由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。 6、过电流2检出电压:在通常状态下,VM从OV起以1ms以上4ms以下的速度升到 DO端由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。 7、负载短路检出电压:在通常状态下,VM以OV起以1μS以上50μS以下的速度升至DO端由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。 8、充电器检出电压:在过放电状态下,VM以OV逐渐下降至DO由低电平变为变为高电平时VM-VSS间电压。 9、通常工作时消耗电流:在通常状态下,流以VDD端子的电流(IDD)即为通常工作时消耗电流。 10、过放电消耗电流:在放电状态下,流经VDD端子的电流(IDD)即为过流放电消耗电流。 1、通常状态:电池电压在过放电检出电压以上(以上),过充电检出电压以下(以下),VM端子的电压在充电器检出电压以上,在过电流/检出电压以下(OV)的情况下,IC通过监视连接在VDD-VSS间的电压差及VM-VSS间的电压差而控制MOS 管,DO、CO端都为高电平,MOS管处导通状态,这时可以自由的充电和放电; 当电池被充电使电压超过设定值VC后,VD1翻转使Cout变为低电平,T1截止,充电停止,当电池电压回落至VCR时,Cout变为高电平,T1导通充电继续, VCR 小于VC一个定值,以防止电流频繁跳变。 当电池电压因放电而降低至设定值VD()时, VD2翻转,以IC内部固定的短时间延时后,使Dout变为低电平,T2截止,放电停止。
动力电池的主要性能参数 1、电压:开路电压=电动势+电极过电位,工作电压=开路电压+电流在电池内部阻抗上产生的电压降。电动势由电极和电解质材料特性决定,电极的过电位与材料活性、荷电状态和工况有关。 2、内阻:电池在短时间内的稳态模型可以看作为一个电压源,其内部阻抗等效为电压源内阻,内阻大小决定了电池的使用效率。电池内阻包括欧姆电阻和极化电阻两部分,欧姆电阻不随激励信号频率变化,又称交流电阻,在同一充放电周期内,欧姆电阻除温升影响外变化很小。极化电阻由电池电化学特性对外部充放电表现出的抵抗反应产生,与电池荷电、充放强度、材料活性都有关。同批电池,内阻过大或过小者都不正常,内阻过小可能意味材料枝晶生长和微短路,内阻太大又可能是极板老化、活性物质丧失、容量衰减,内阻变化可以作为电池裂化的充分性参考依据之一。 3、温升:电池温升定义为电池内部温度与环境温度的差值。多数锂电池充电时属吸热反应,放电时为放热反应,两者都包含内阻热耗。充电初期,极化电阻最小,吸热反应处于主导地位,电池温升可能出现负值,充电后期,阻抗增大,释热多于吸热,温升增加,过充时,随不可逆反应的出现,逸出气体,内压升高、温度升高,直到变形、爆裂。 4、内压:电池内部压力,由于电池内部反应逸出气体导致气压增大,气压过大将撑破壳体和发生爆裂,基于安全考虑,一方面锂电池都设计了单向的防爆阀门,一方面用塑壳制造。析气反应常伴随着不可逆反应,也就意味着活性物质的损失、电池容量的下降,无析气、小温升充放电是最理想的工况。 5、电量:电学里,电量用Wh(瓦时)表示,是能量单位,一度电等于1kWh;电池常用Ah(安时)计算电量,对于动力电池侧重于功率和能量大小,用Wh更直接一些,因为电池的电压是变化的,其全程变化量可达到极大值的一半左右,用Ah计算电量不能正确描述电池的动力驱动能力,但Ah作为电池的电量单位自有其历史和道理,在不引起歧义的地方两种电量单位都可以使用。 6、荷电(SOC):电池还有多少电量,又称剩余电量,常取其与额定容量或实际容量的比值,称荷电程度。是人们在使用中最关心的、也是最不易获得的参数数据,人们试图通过测量内阻、电压电流的变化等推算荷电量,做了许多研究工作,但直到目前,任何公式和算法都不能得到统计数据的有效支持,指示的荷电程度总是非线性变化。 7、容量:电池在充足电以后,开始放电直到放空电为止,能输出的最大电量。容量与放电电流大小有关,与充放电截止电压也有关系,故容量定义为小时率容量,动力电池常用1小时率(1C)或2小时率容量。电池在化成之前材料的活性不能正常发挥,容量很小,化成过程开始后,电池进入其生命期,在整个生命期里,电池的活化和劣化过程是一个问题的两个方面,初期活化作用处于主导地位,电池容量逐渐上升;以后,活化和劣化作用都不明显或相当;后期,劣化作用显着,容量衰减,规定容量衰减到一定比例(60%)后,电池寿命终结。(一般所指电池寿命是指剩余容量为80%的循环次数) 8、功率:电学定义直流电源的输出功率等于输出电压与电流的乘积,锂电池单体电压高,在相同的输出电流下,其功率分别是铅酸、镍镉或镍氢的倍和3倍。电动汽车用动力电池组的负载是电机控制器,电机控制器根据车速变化调整输出功率,短时间来看,电池组驱动的是恒功率负载,这个功率变化的范围极大,制动时有与加速时相近的反向逆变功率。 9、效率:电池的效率指电池的充放电效率或能量输出效率,本文指后者。对于电动汽车,续驶里程是最重要指标之一,在电池组电量和输出阻抗一定的前提下,根据能量守恒定律,电池组输出的能量转化为两部分,一部分作为热耗散失在电阻上,另一部分提供给电机控制器转化为有效动力,两部分能量的比率取决于电池组输出阻抗和电机控制器的等效输入阻抗之比,电池组的阻抗越小,无用的热耗就越小,输出效率就更大。
11、什么是电池的容量? 电池的容量有额定容量和实际容量之分。电池的额定量是指设计与制造电池时规定或保证电池在一定的放电条件下,应该放出最低限度的电量。Li-ion规定电池在常温、恒流(1C)恒压(4.2V)控制的充电条件下充电3h,电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量,主要受放电倍率和温度的影响(故严格来讲,电池容量应指明充放电条件)。容量常见单位有:mAh、Ah=1000mAh)。 12、什么是电池内阻? 是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻大,会导致电池放电工作电压降低,放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。是衡量电池性能的一个重要参数。注:一般以充电态内阻为标准。测量电池的内阻需用专用内阻仪测量,而不能用万用表欧姆档测量。 13、什么是开路电压? 是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时,电池正负极之间的电势差。一般情况下,Li-ion充满电后开路电压为4.1-4.2V左右,放电后开压为3.0V左右,通过电池的开路电压,可以判断电池的荷电状态。 14、什么是工作电压? 又称端电压,是指电池在工作状态下即电路中有电流过时电池正负极之间电势差。在电池放电工作状态下,当电流流过电池内部时,不需克服电池的内阻所造成阻力,故工作电压总是低于开路电池,充电时则与之相反。Li-ion的放电工作电压在3.6V左右。 15、什么是放电平台? 放电平台是恒压充到电压为4.2V并且电电流小于0.01C时停充电,然后搁置10分钟,在任何们率的放电电流下下放电至3.6V时的放电时间。是衡量电池好坏的重要标准。 16、什么是(充放电)倍率?时率? 是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值,它在数据值上等于电池额定容量的倍数,通常以字母C表示。如电池的标称额定容量为600mAh 为1C(1倍率),300mAh则为0.5C,6A(600mAh)为10C.以此类推. 时率又称小时率,时指电池以一定的电流放完其额定容量所需要的小时数.如电池的额定容量为600mAh,以600mAh的电流放完其额定容量需1小时,故称600mAh的电流为1小时率,以此类推. 17、什么是自放电率? 又称荷电保持能力,是指电池在开路状态下,电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。主要受电池制造工艺、材料、储存条件等因素影响。是衡量电池性能的重要参数。 注:电池100%充电开路搁置后,一定程度的自放电正常现象。在GB标准规定LI-ion后在20±2℃条件下开条件下开路搁置28天。可允许电池有容量损失。 18、什么是内压? 指电池的内部气压,是密封电池在充放电过程中产生的气体所致,主要受电池材料、制造工艺、电池结构等因素影响。其产生原因主要是由于电池内部水分及