如何選擇合適的鋰電池保護板?

? 保護板選購 ????|???? ?2021-06-05 15:04
鋰電池保護板是使用鋰電池時配套使用的,用來防止電池過充放以及短路等故障保護的電路板。由于鋰電池對充放電電壓比較敏感,并且電池短路等故障可能會帶來一定的危險,所以鋰電池在使用時需要搭配合適的保護板。鋰電池根據類型的不同電壓等級也是有區別的,常用的鋰電池,比如磷酸鐵鋰電池額定電壓為3.2V,聚合物電池額定電壓為3.7V,部分支持快充的手機電池也有3.8V或者3.85V額定電壓的。鋰電池保護板除了作為過充放保護以為,還要進行放電的過載保護,所以在選擇鋰電池保護板時,需要確定兩個主要的參數,電壓以及放電電流。保護板基本參數的確定確定電池電壓鋰電池在使用時,會根據負載的工作電壓以及所需的容量進行串并聯的組合,把單體的鋰電池組裝成鋰電池組,比如電動車常見的48V、60V等。
如何選擇合適的鋰電池保護板?
所以在選擇保護板時,首先要確定單體電池的類型及電壓是3.2V還是3.7V或者其他電壓,再確定整組的電壓,或者電池組由幾串的單體電池組合。部分保護板的管理芯片是預留了電池電壓選擇端的,可以通過端口的高低電平設置單體電池的額定電壓。確定放電電流電池能夠輸出的最大電流或者持續輸出的電壓與電池的容量、電池類型等因素有關。比如常見的18650鋰電池,也是分為不同放電電流的。放電電流小的電池,一般用在非動力場合,比如筆記本電池組等。這類電池的放電電流較小,單體容量較大,適用于長時間小電流放電的場合,這種電池叫做容量型電池。

與容量型電池相對應的叫做動力型電池,這種電池的特點是能夠支持較大的放電電流,一般用在動力負載場合,比如手電鉆、電動車等。因為電機類的負載在啟動時的電流是很大的,為了保證啟動時的電流供給,就需要電池能夠承受大電流的放電。這種電池叫做動力型電池,相比容量型電池,它的單體容量要小一些。無論是容量型電池還是動力型電池,它的放電電流一般是以容量作為參考的,所以電池的放電電流一般都是C來表示,也就是放電的倍率。比如3C的電池,它的放電電流就是容量值得3倍,如果容量是2000mAh,它所支持的持續放電電流就是6A。雖然電池的放電電流與電池的類型及容量是存在一定關系的,但是最終放電電流的確定,是與負載本身有關的。

根據負載工作時候的電流選擇合適電流的保護板,通常會按照放電電流的兩倍選擇保護板。其他參數的確定電池電壓和放電電流,這兩個是選擇保護板的兩個比較重要的參數,確定了這兩個參數基本就可以選擇一個合適的保護板了。由于部分保護板還會集成其他的功能,所以在選擇時,有時也需要考慮其他參數。均衡功能均衡功能一般在多串的保護板中會出現。電池在串聯使用時,如果電池的電壓不一致,在充電時,電壓較高的就容易過充;放電時,電壓較低的容易過放。在組裝鋰電池組時,一般會通過分容等方式選擇和確定容量和電壓的一致性,但即使經過確定的電池也是無法做到完全一致的,在長時間使用之后,也會出現電壓不均衡的問題。

保護板的均衡功能,就是為了使電池在使用過程中,達到電壓的均衡。多串的鋰電池每兩串電池的中間會引出抽頭,并且會連接到保護板。所以保護板是可以檢測出每串電池的電壓的。電池均衡的方法,比較簡單的是通過電阻放電的方式,由每串的開關管控制,哪一串電壓偏高就會打開開關管,通過放電的方式把電壓降低。這種均衡方式有一個確定,由于它是通過放電的方式,會造成一定的能量損失。還有一種主動式的均衡方式,電壓較高的電池串經過開關管的控制,會向電壓較低的電池組進行充電,從而降低電壓,這樣電壓低的電池組的電壓也會有所提升。這種均衡方式雖然也會帶來一部分的能量損失,但是通過充放電進行補給,比起被動式的均衡還是要好一些的。

通信及計量功能雖然充放電的管理及短路等故障的保護是保護包主要的功能,但是電池在使用時,為了方便設置或者統計電池使用情況,部分保護板集成了電池管理系統,也就是BMS。集成了BMS的保護板,可以檢測電池的基本參數,例如每串電池的電壓,充放電電流、電池狀態、電池溫度等等,并且可以通過通信接口把統計的數據打包傳輸,方便采集或者遠程傳輸。部分保護板尤其是電動車的保護板,也會集成藍牙模塊,通過手機APP即可查看電池當前參數,并且可以設置工作條件。充放電接口對于大部分的保護板,充電與放電是通過同一個接口進行的,這種保護板的充放電保護電流是一致的。

但是在部分應用場合,充放電的保護電流可能會有所區分,比如充電電流要求不高,但是需要大電流的放電,這種情況下如果選用同口的保護板,成本就會比較高,如果選擇分口的保護板,充電電流就可以選擇比較小一些,放電電流可以選擇比較大一些,這樣從成本上考慮是能夠低一些的。當然,分口的保護板由于充放電接口分開,使用的便捷性可能不如同口的,這一點也需要根據實際的使用情況選擇。以上就是選擇鋰電池保護板時需要了解和確定的幾個參數,當然這是幾個相對重要的參數。隨著鋰電池應用越來越廣泛,電池的保護板也會集成更多的功能,在選擇使用時,也應根據實際的應用環境酌情取舍。