成品鋰電池的組成是這樣的:主要有兩大部分,鋰電池電芯和保護板,鋰電池電芯主要由正極板、隔膜、負極板、電解液組成;正極板、隔膜、負極板纏繞或層疊,包裝,灌注電解液,封裝后即制成電芯。但鋰電池保護板的作用很多人都不知道,鋰電池保護板,顧名思義就是保護鋰電池用的,鋰電池保護板的作用是保護電池不過放、不過充、不過流,還有就是輸出短路保護。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,嚴重者會導致鋰電池著火,現(xiàn)已出現(xiàn)手機鋰電池致燃致人傷亡的案例,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板,由一顆操控IC和若干個外部元件組成,通過保護環(huán)路監(jiān)測并防止對電池產(chǎn)生損害,防止過充、過放和短路造成的等危險。由于每個中都要安裝一片電池保護IC,鋰電池保護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。充電時鋰離子從正極移向負極,放電時反向移動,實現(xiàn)電能與化學能轉換。中穎電子鋰電池保護板效果
電池計量芯片(電量計IC)主要用來采集電芯電壓、溫度、電流等信息,通過庫侖積分和電池建模等方式計算電池電量、溫度等信息,并通過I2C/SMBUS/HDQ等通信端口與外部主機通信。電量計IC與電池保護IC既可分立,也可集成。一級保護IC可以操作充、放電MOSFET,保護動作是可復原的,即當發(fā)生過充、過放、過流、短路等安全事件時就會斷開相應的充放電開關,安全事件解除后就會重新復原閉合開關,不影響電池的繼續(xù)使用。硬件、算法和固件是電量計芯片的三大關鍵要素,硬件用來實現(xiàn)高精度采樣和低功耗運行;算法用來對電池進行建模;固件用來實現(xiàn)算法編程,計算輸出容量信息。在選擇電量計芯片時,通常需要考慮到電芯化學類型、電芯串聯(lián)數(shù)目、通信接口、電量計放在電池包內(nèi)(Pack-side)還是放在系統(tǒng)板上(System-side)、電量計算法、是否集成電池保護均衡等功能、支持充放電電流大小,以及存儲介質和封裝形式等。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商。 機械鋰電池保護板容量更大、重量更輕、充放電效率高,壽命是鉛酸電池的 3-5 倍。
BMS是鋰離子電池組的作用中心,電芯(組)進行統(tǒng)一的監(jiān)控、指揮及協(xié)調。從構成上看,電池管理系統(tǒng)包括電池管理芯片(BMIC)、模擬前端(AFE)、嵌入式微處理器,以及嵌入式軟件等部分。BMS根據(jù)實時采集的電芯狀態(tài)數(shù)據(jù),通過特定算法來實現(xiàn)電池組的電壓保護、溫度保護、短路保護、過流保護、絕緣保護等功能,并實現(xiàn)電芯間的電壓平衡管理和對外數(shù)據(jù)通訊。電池管理芯片(BMIC)是電源管理芯片的重要細分領域,包括充電管理芯片、電池計量芯片和電池安全芯片。充電管理芯片可將外部電源轉換為適合電芯的充電電壓和電流,并在充電過程中實時監(jiān)測電芯的充電狀態(tài),調整充電電壓、電流,確保對電芯進行安全、及時的充電。根據(jù)鋰電池的特性,充電管理芯片自動進行預充、恒流充電、恒壓充電,操控充電各個階段的充電狀態(tài)。
鋰電池保護板是鋰電池組中不可或缺的安全管理組件,其中心功能在于實時監(jiān)控電池狀態(tài)并防止異常工況引發(fā)的安全隱患。作為電池系統(tǒng)的“智能衛(wèi)士”,保護板通過集成控制芯片(如DW01、BQ系列等)與MOSFET開關,對電壓、電流及溫度等關鍵參數(shù)進行動態(tài)監(jiān)測。當檢測到單節(jié)電池電壓超過過充閾值(如三元鋰電池)時,保護板會立即切斷充電回路,避免電解液分解或熱失控風險;反之,若電壓低于過放閾值(如三元鋰),則斷開放電回路,防止電池因過度放電導致結構損傷和容量衰減。對于突發(fā)的過流或短路故障,保護板能在微秒級時間內(nèi)響應,通過高耐壓MOS管切斷電路,有效抑制高溫或起火風險。此外,多串電池組還需依賴均衡功能(被動電阻耗散或主動能量轉移)來消除電芯間的電壓差異,從而延長整體電池壽命。 鋰電池儲能有適應響應快、占地面積小,適合電網(wǎng)調峰、家庭儲能等場景。
BMS保護板的被動均衡技術。顧名思義,被動均衡就是將單體電池中容量稍多的個體消耗掉,從而實現(xiàn)整體的均衡。被動均衡又稱為能量耗散式均衡,工作原理是在每節(jié)電芯上并聯(lián)一個電阻,當某個電芯提前充滿,而又需要繼續(xù)給其他電芯充電時,通過電阻對電壓高的電芯以熱量形式釋放電量,為其他電芯爭取更多充電時間。由于被動均衡結構更為簡單,所以使用比較廣。但是被動均衡也有明顯的缺點,由于結構簡單制作成本低,采用電阻耗能產(chǎn)生熱量,從而會使整個系統(tǒng)的效率降低。并且均衡時間短,效果不佳,一般均衡時間都在充電周期末期。此外,只能對高電壓電池進行放電,無法對劣質電池進行改進。在適用場景上,被動均衡更適合于小容量、低串數(shù)的鋰電池組應用,可以釋放每顆電芯的儲能能力,實現(xiàn)電量的利用。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商。 響應快、占地面積小,適合電網(wǎng)調峰、家庭儲能等場景。軟件鋰電池保護板管理系統(tǒng)云平臺設計
儲能系統(tǒng)對保護板有何需求?中穎電子鋰電池保護板效果
鋰電池保護板的中心功能:1.過充與過放保護:鋰電池在電壓過高(過充)或過低(過放)時,可能導致內(nèi)部結構損壞,甚至引發(fā)危險。保護板通過實時監(jiān)測單體電池電壓,在電壓超出安全范圍時切斷電路,避免危險。2.過流與短路保護:當電池因負載過大或短路產(chǎn)生異常電流時,保護板會迅速斷開電路,防止電池過熱或損壞。3.溫度監(jiān)控:部分保護板集成溫度傳感器,當電池溫度超過閾值時觸發(fā)保護機制,避免熱失控。4.均衡管理:在串聯(lián)電池組中,各單體電池的容量和電壓可能存在差異。保護板通過均衡電路調節(jié)電壓差,確保電池組整體性能穩(wěn)定。鋰電池保護板廣泛應用于手機、筆記本電腦、無人機等消費電子產(chǎn)品,以及電動汽車、電動自行車、儲能電站等高功率場景。例如,電動汽車的BMS不僅需要基礎保護功能,還需實現(xiàn)電池狀態(tài)估算和智能充放電管理。 中穎電子鋰電池保護板效果