鋰電池(可充型)之所以需要保護,是由它本身特性決定的。由於鋰電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電,因此鋰離子電池組件總會包含一塊精緻的保護板。

鋰電池保護電路板

鋰電池保護功能

鋰電池的保護功能通常由保護電路板和PTC等電流器件協同完成,保護板是由電子電路組成,在-40℃至+85℃的環境下時刻準確的監視電芯的電壓和充放迴路的電流,及時控制電流迴路的通斷;PTC在高溫環境下防止電池發生惡劣的損壞。

普通鋰電池保護板通常包括控制IC、MOS開關、電阻、電容及輔助器件FUSE、PTC、NTC、ID、存儲器等。其中控制IC,在一切正常的情況下控制MOS開關導通,使電芯與外電路導通,而當電芯電壓或迴路電流超過規定值時,它立刻控制MOS開關關斷,保護電芯的安全。

鋰電池保護板原理


在保護板正常的情況下,Vdd為高電平,Vss,VM為低電平,DO、CO為高電平,當Vdd,Vss,VM任何一項參數變換時,DO或CO端的電平將發生變化。

1、過充電檢出電壓:在通常狀態下,Vdd逐漸提升至CO端由高電平變為低電平時VDD-VSS間電壓。

2、過充電解除電壓:在充電狀態下,Vdd逐漸降低至CO端由低電平變為高電平時VDD-VSS間電壓。

3、過放電檢出電壓:通常狀態下,Vdd逐漸降低至DO端由高電平變為低電平時VDD-VSS間電壓。

4、過放電解除電壓:在過放電狀態下,Vdd逐漸上升到DO端由低電平變為高電平時VDD-VSS間電壓。

5、過電流1檢出電壓:在通常狀態下,VM逐漸升至DO由高電平變為低電平時VM-VSS間電壓。

6、過電流2檢出電壓:在通常狀態下,VM從OV起以1ms以上4ms以下的速度升到DO端由高電平變為低電平時VM-VSS間電壓。

7、負載短路檢出電壓:在通常狀態下,VM以OV起以1μS以上50μS以下的速度升至DO端由高電平變為低電平時VM-VSS間電壓。

8、充電器檢出電壓:在過放電狀態下,VM以OV逐漸下降至DO由低電平變為變為高電平時VM-VSS間電壓。

9、通常工作時消耗電流:在通常狀態下,流以VDD端子的電流(IDD)即為通常工作時消耗電流。

10、過放電消耗電流:在放電狀態下,流經VDD端子的電流(IDD)即為過流放電消耗電流。


典型的鋰電池保護電路


由於鋰電池的化學特性,在正常使用過程中,其內部進行電能與化學能相互轉化的化學正反應,但在某些條件下,如對其過充電、過放電和過電流將會導致電池內部發生化學副反應,該副反應加劇後,會嚴重影響電池的性能與使用壽命,並可能產生大量氣體,使電池內部壓力迅速增大後爆炸而導致安全問題,因此所有的鋰電池都需要一個保護電路,用於對電池的充、放電狀態進行有效監測,並在某些條件下關斷充、放電迴路以防止對電池發生損害。