选择锂电池保护板需要确定的几个参数

锂电池保护板是使用锂电池时配套使用的,用来防止电池过充放以及短路等故障保护的电路板。由于锂电池对充放电电压比较敏感,并且电池短路等故障可能会带来一定的危险,所以锂电池在使用时需要搭配合适的保护板。

锂电池根据类型的不同电压等级也是有区别的,常用的锂电池,比如磷酸铁锂电池额定电压为3.2V,聚合物电池额定电压为3.7V,部分支持快充的手机电池也有3.8V或者3.85V额定电压的。锂电池保护板除了作为过充放保护以为,还要进行放电的过载保护,所以在选择锂电池保护板时,需要确定两个主要的参数,电压以及放电电流。

保护板基本参数的确定
确定电池电压
锂电池在使用时,会根据负载的工作电压以及所需的容量进行串并联的组合,把单体的锂电池组装成锂电池组,比如电动车常见的48V、60V等。所以在选择保护板时,首先要确定单体电池的类型及电压是3.2V还是3.7V或者其他电压,再确定整组的电压,或者电池组由几串的单体电池组合。部分保护板的管理芯片是预留了电池电压选择端的,可以通过端口的高低电平设置单体电池的额定电压。

确定放电电流
电池能够输出的最大电流或者持续输出的电压与电池的容量、电池类型等因素有关。比如常见的18650锂电池,也是分为不同放电电流的。放电电流小的电池,一般用在非动力场合,比如笔记本电池组等。这类电池的放电电流较小,单体容量较大,适用于长时间小电流放电的场合,这种电池叫做容量型电池。

与容量型电池相对应的叫做动力型电池,这种电池的特点是能够支持较大的放电电流,一般用在动力负载场合,比如手电钻、电动车等。因为电机类的负载在启动时的电流是很大的,为了保证启动时的电流供给,就需要电池能够承受大电流的放电。这种电池叫做动力型电池,相比容量型电池,它的单体容量要小一些。

无论是容量型电池还是动力型电池,它的放电电流一般是以容量作为参考的,所以电池的放电电流一般都是C来表示,也就是放电的倍率。比如3C的电池,它的放电电流就是容量值的3倍, 如果容量是2000mAh,它所支持的持续放电电流就是6A。

虽然电池的放电电流与电池的类型及容量是存在一定关系的,但是最终放电电流的确定,是与负载本身有关的。根据负载工作时候的电流选择合适电流的保护板,通常会按照放电电流的两倍选择保护板。

其他参数的确定
电池电压和放电电流,这两个是选择保护板的两个比较重要的参数,确定了这两个参数基本就可以选择一个合适的保护板了。由于部分保护板还会集成其他的功能,所以在选择时,有时也需要考虑其他参数。

均衡功能
均衡功能一般在多串的保护板中会出现。电池在串联使用时,如果电池的电压不一致,在充电时,电压较高的就容易过充;放电时,电压较低的容易过放。在组装锂电池组时,一般会通过分容等方式选择和确定容量和电压的一致性,但即使经过确定的电池也是无法做到完全一致的,在长时间使用之后,也会出现电压不均衡的问题。保护板的均衡功能,就是为了使电池在使用过程中,达到电压的均衡。

多串的锂电池每两串电池的中间会引出抽头,并且会连接到保护板。所以保护板是可以检测出每串电池的电压的。电池均衡的方法,比较简单的是通过电阻放电的方式,由每串的开关管控制,哪一串电压偏高就会打开开关管,通过放电的方式把电压降低。这种均衡方式有一个确定,由于它是通过放电的方式,会造成一定的能量损失。

还有一种主动式的均衡方式,电压较高的电池串经过开关管的控制,会向电压较低的电池组进行充电,从而降低电压,这样电压低的电池组的电压也会有所提升。这种均衡方式虽然也会带来一部分的能量损失,但是通过充放电进行补给,比起被动式的均衡还是要好一些的。

通信及计量功能
虽然充放电的管理及短路等故障的保护是保护包主要的功能,但是电池在使用时,为了方便设置或者统计电池使用情况,部分保护板集成了电池管理系统,也就是BMS。集成了BMS的保护板,可以检测电池的基本参数,例如每串电池的电压,充放电电流、电池状态、电池温度等等,并且可以通过通信接口把统计的数据打包传输,方便采集或者远程传输。部分保护板尤其是电动车的保护板,也会集成蓝牙模块,通过手机APP即可查看电池当前参数,并且可以设置工作条件。

充放电接口
对于大部分的保护板,充电与放电是通过同一个接口进行的,这种保护板的充放电保护电流是一致的。但是在部分应用场合,充放电的保护电流可能会有所区分,比如充电电流要求不高,但是需要大电流的放电,这种情况下如果选用同口的保护板,成本就会比较高,如果选择分口的保护板,充电电流就可以选择比较小一些,放电电流可以选择比较大一些,这样从成本上考虑是能够低一些的。当然,分口的保护板由于充放电接口分开,使用的便捷性可能不如同口的,这一点也需要根据实际的使用情况选择。

以上就是选择锂电池保护板时需要了解和确定的几个参数,当然这是几个相对重要的参数。随着锂电池应用越来越广泛,电池的保护板也会集成更多的功能,在选择使用时,也应根据实际的应用环境酌情取舍。

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