主動均衡技術(shù)主動均衡又稱非能量耗散式均衡,其原理在充電和放電循環(huán)期間,是將能量高的電芯內(nèi)的能量轉(zhuǎn)移到能量低的電芯中去,使得電池PACK內(nèi)的電荷得到重新分配,從而縮短充電時間,延長放電使用時間。在適用場景上,主動均衡更加適用于大容量、高串?dāng)?shù)的鋰電池組應(yīng)用。BMS被動均衡技術(shù)先于主動均衡在電動市場中應(yīng)用,技術(shù)也較為成熟些。主動均衡則較為復(fù)雜,變壓器方案的設(shè)計以及開關(guān)矩陣的設(shè)計無疑會使成本明顯增加。但主動均衡相比采用能量傳遞分配的原則,因而能量利用率相比被動均衡更高。在實際應(yīng)用中,主動均衡技術(shù)也被普遍認(rèn)為更為高效和合理。例如,科列自主研發(fā)的雙向DC-DC主動均衡芯片,它采用了前列的智能算法,能夠快速有效地補償電池組產(chǎn)生的差異,確保電池一致性,延長電池組的使用壽命和平均無故障時間。智慧動鋰電子是一家集鋰電池安全管理硬件、軟件及BMS系統(tǒng)方案于一體的綜合服務(wù)商。 手機、電動車、充電寶、無人機、儲能電源等所有鋰電池設(shè)備,否則存在安全隱患。機械鋰電池保護(hù)板云平臺開發(fā)
新一代保護(hù)板集成庫侖計量芯片,如MAX17260可實現(xiàn)±0.5%的SOC估算精度。主動均衡技術(shù)通過Buck-Boost電路實現(xiàn)100mA均衡電流,比傳統(tǒng)電阻均衡效率提升40%。部分工業(yè)級BMS支持CAN/RS485通信,數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)1Mbps,滿足ISO26262功能安全要求。當(dāng)前研發(fā)熱點集中在三維堆疊封裝技術(shù),將控制芯片、功率器件和傳感器集成于4mm×6mm封裝內(nèi)。無線BMS系統(tǒng)采用2.4GHz私有協(xié)議,傳輸延遲<5ms。AI算法的引入使故障預(yù)測準(zhǔn)確率提升至92%,GoogleDeepMind開發(fā)的BMS神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型已實現(xiàn)早期熱失控預(yù)警。隨著固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展,保護(hù)板正朝著200V高壓平臺演進(jìn)。安森美近年推出的NCP51561隔離驅(qū)動芯片,可支持1000V系統(tǒng)電壓。未來BMS將與電池本體深度集成,形成智能電池單元,推動新能源設(shè)備向更安全、高效的方向發(fā)展。光伏儲能鋰電池保護(hù)板云平臺鋰電池保護(hù)板是成品鋰電池的重要組成部分,與鋰電池芯共同構(gòu)成了鋰離子電池組的完整結(jié)構(gòu),保證電池的安全。
鋰電池保護(hù)板的中心功能:1.過充保護(hù):當(dāng)電池電壓達(dá)到設(shè)定的上限(如三元鋰電,磷酸鐵鋰)時,保護(hù)板會切斷充電回路,防止因過度充電導(dǎo)致電池膨脹、漏液或危險。2.過放保護(hù):當(dāng)電池電壓低于設(shè)定的下限(如三元鋰電,磷酸鐵鋰)時,保護(hù)板會切斷放電回路,避免電池因過度放電導(dǎo)致容量長久性衰減。3.過流/短路保護(hù):當(dāng)電流超過設(shè)定值(如電池額定電流的)或發(fā)生短路時,保護(hù)板會迅速切斷電路,防止電池過熱或損壞。4.溫度保護(hù):部分高級保護(hù)板集成溫度傳感器(NTC/PTC),當(dāng)電池溫度異常(如高于60°C或低于-20°C)時,觸發(fā)保護(hù)機制。5.均衡功能:對于多串電池組(如3串、4串),保護(hù)板通過被動均衡(電阻耗能)或主動均衡(能量轉(zhuǎn)移)平衡各電芯電壓,避免因單體差異導(dǎo)致整體性能下降。
成品鋰電池的組成是這樣的:主要有兩大部分,鋰電池電芯和保護(hù)板,鋰電池電芯主要由正極板、隔膜、負(fù)極板、電解液組成;正極板、隔膜、負(fù)極板纏繞或?qū)盈B,包裝,灌注電解液,封裝后即制成電芯。但鋰電池保護(hù)板的作用很多人都不知道,鋰電池保護(hù)板,顧名思義就是保護(hù)鋰電池用的,鋰電池保護(hù)板的作用是保護(hù)電池不過放、不過充、不過流,還有就是輸出短路保護(hù)。鋰電池在使用過程中,過充電、過放電和過電流都會影響電池使用壽命和性能,嚴(yán)重者會導(dǎo)致鋰電池易燃,現(xiàn)已出現(xiàn)手機鋰電池易燃致人傷亡的案例,經(jīng)常出現(xiàn)IT和手機廠家召回鋰電池產(chǎn)品的事件。所以每塊鋰電池都要安裝一塊安全保護(hù)板,由一顆作用于IC和若干個外部元件組成,通過保護(hù)環(huán)路及時監(jiān)測并防止對電池產(chǎn)生損害,防止過充、過放和短路造成的易燃等危險。由于每個中都要安裝一片電池保護(hù)IC,鋰電池保護(hù)IC市場大得驚人,每年有幾十億美元的市場,市場前景非常廣闊。 為什么鋰電池必須用保護(hù)板?
鋰電池保護(hù)板典型應(yīng)用場景:1.消費電子產(chǎn)品:手機、筆記本電腦等單節(jié)或多串電池組中,保護(hù)板以微型化設(shè)計(如PCB面積<1cm2)集成基本保護(hù)功能,注重低功耗與成本壓縮。.2.電動汽車與電動工具:電池組(如300V以上)要求保護(hù)板具備高耐壓MOSFET和多級均衡能力,同時支持快充協(xié)議(如CCS、CHAdeMO)和整車CAN網(wǎng)絡(luò)通信。特斯拉的BMS可精確調(diào)節(jié)數(shù)千節(jié)電芯,誤差電壓<10mV。3.儲能系統(tǒng):家庭儲能與電網(wǎng)級儲能需應(yīng)對長循環(huán)壽命(>5000次)和寬溫度范圍(-30℃~60℃)。保護(hù)板設(shè)計側(cè)重模塊化擴(kuò)展與梯次利用管理,結(jié)合AI算法預(yù)測電池衰減。4.特種領(lǐng)域:無人機電池需兼顧高放電倍率(如20C)與輕量化;醫(yī)療設(shè)備則強調(diào)EMC抗干擾與失效安全模式。 在智能手機、筆記本電腦等消費電子產(chǎn)品中,鋰電池保護(hù)板是用戶與安全之間的一道關(guān)鍵防線。無人機鋰電池保護(hù)板管理
鋰電池保護(hù)板涉及4種芯片,即電池充電、電池電量計、電池監(jiān)視芯片、電池保護(hù)芯片。機械鋰電池保護(hù)板云平臺開發(fā)
日常使用中,保護(hù)板的故障常表現(xiàn)為充放電中斷、電壓異常跳變或局部過熱。例如MOS管擊穿會導(dǎo)致電路常通,失去保護(hù)作用;采樣電阻老化則可能引發(fā)過流誤判。維護(hù)時需定期檢查焊點可靠性,避免潮濕環(huán)境中的金屬腐蝕,并借助專門的工具校準(zhǔn)SOC(電量狀態(tài))。值得注意的是,保護(hù)板雖能大幅提升安全性,卻無法替代用戶對電池的科學(xué)管理——長期滿電存放仍會加速電解液分解,頻繁深度放電也會縮短循環(huán)壽命。與功能更為復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)(BMS)相比,保護(hù)板更側(cè)重于基礎(chǔ)防護(hù),缺乏電量估算、數(shù)據(jù)通信等功能。BMS通常集成MCU主控、CAN總線通信及主動均衡模塊,適用于電動車或儲能電站等場景,而保護(hù)板憑借低成本、小體積的優(yōu)勢,仍是移動電源、無人機等消費電子產(chǎn)品的優(yōu)先。未來,隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,智能保護(hù)板或?qū)⑷诤纤{(lán)牙傳輸與APP監(jiān)控功能,用戶可通過手機實時查看電池的狀態(tài),而寬禁帶半導(dǎo)體(如氮化鎵)的應(yīng)用有望進(jìn)一步降低內(nèi)阻,提升大電流場景下的可靠性??傊?,鋰電池保護(hù)板通過多維度防護(hù)機制,在微觀層面構(gòu)建起電池安全的“防火墻”。其技術(shù)細(xì)節(jié)的精細(xì)設(shè)計與適配性選擇,直接關(guān)系到電子設(shè)備的性能表現(xiàn)與用戶安全,既是鋰電池應(yīng)用的基石。機械鋰電池保護(hù)板云平臺開發(fā)