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有關磷酸鐵鋰離子電池保護板介紹

鉅大LARGE  |  點擊量:31次  |  2020年10月09日  

摘要
為何鋰磷酸鐵鋰電池需要保護板,而鉛酸磷酸鐵鋰電池不需要保護板鋰磷酸鐵鋰電池能量密度高,磷酸鐵鋰電池內部化學物質活性強。當電芯出現過充、過放等非正常使用時,極有可能出現磷酸鐵鋰電池損壞,極端情況下,還會

為何鋰磷酸鐵鋰離子電池要保護板,而鉛酸磷酸鐵鋰離子電池不要保護板


鋰磷酸鐵鋰離子電池能量密度高,磷酸鐵鋰離子電池內部化學物質活性強。當電芯出現過充、過放等非正常使用時,極有可能出現磷酸鐵鋰離子電池損壞,極端情況下,還會導致起火和爆炸。因此,鋰磷酸鐵鋰離子電池要有一套監控系統,隨時監控鋰磷酸鐵鋰離子電池的電壓,電流等參數,一旦超過事先設定的閾值,則直接關斷磷酸鐵鋰離子電池主回路。


按照慣例,要了解和熟悉保護板,我們先來對保護板進行一個分類。通常,差別最大的兩種分類方法是:


1、按照是否能夠編寫程序分為硬件板與軟件版;


2、按照充電和放電是同一個輸出口還是兩個不同輸出口分為同口保護板與分口保護板。


而實際使用中,最常見的分類方法是按照保護板所適配的鋰磷酸鐵鋰離子電池串數、電芯類型和持續放電大小來分的。


所謂硬件板,就是保護板上沒有可以進行編程的芯片,只是按照特定的線路進行連接,保護板的參數是固定的。這一類保護板一般成本較低,功能簡單,很難實現邏輯上的特殊控制要求。而軟件板則是在硬件板的基礎上,加了可以編程的芯片,因此這類保護板除了實現基本功能以外,還能實現很多特殊的功能。只要通過修改程序和添加外設,基本可以實現任何功能。比如遠程引爆車輛中的鋰磷酸鐵鋰離子電池。


保護板為了現實保護磷酸鐵鋰離子電池的功能,必須要能夠主動切斷磷酸鐵鋰離子電池主回路。因此,在磷酸鐵鋰離子電池包內部,磷酸鐵鋰離子電池的主回路是要經過保護板的。為了對充電和放電都能進行控制,保護板必須具有兩個開關,分別控制充電和放電回路(姑且這么理解)。在同口保護板中,這兩個開關串在一條線上,接到磷酸鐵鋰離子電池包外部,充電和放電都經過此線。而在分口保護板中,磷酸鐵鋰離子電池分出兩根線,分別接充電開關和放電開關,再接到磷酸鐵鋰離子電池外部。


之所以會出現同口和分口保護板,是為了降低成本:一般電動汽車鋰磷酸鐵鋰離子電池包的充電電流要比放電電流小,假如兩個開關串到一條線上,那么兩個開關就得照著大的買。而分口的話,充電電流小,就可以用一個更小的開關。這里說的開關,其實就是MOSFET,是鋰電保護板的重要成本,而且國內相關產品技術受限,核心部件要進口。


串數比較好理解,常見的7串(三元24v),13串(三元48v),17串(三元60v),20串(三元72v)。保護板要采集每一串電芯的電壓,因此串數不同,保護板是不同的。而電流大小,就是決定了如上所說開關的大?。∕OS數量),對價格的影響很重。


不同的電芯材料,放電截止電壓和充電截止電壓是不相同的。因此,所使用的保護板也是不相同的,最常見的就是三元保護板和磷酸鐵鋰保護板,一般三元電芯電壓范圍為2.7-4.2v,而磷酸鐵鋰則是2.5-3.6v。


在為磷酸鐵鋰離子電池包配置保護板時,一定要選擇參數相配的保護板,既要和磷酸鐵鋰離子電池的參數相配,也要和目標用電器的參數相配。磷酸鐵鋰離子電池的參數好理解,就是電壓電流等,用電器的參數,以電動汽車為例,就是要和電動汽車的控制器相匹配。那如何選擇和適配保護板呢?


首先是,磷酸鐵鋰和三元等不同的電芯和保護板是不能搭配使用的,電芯和保護板要一致,這是電壓的角度。除此之外,保護板的保護參數也應該和用電器的功率進行匹配,重要是從電流的角度來考慮。


那從細的方面來講,保護板的參數如何選擇呢?我們先從電壓的角度來說。鋰磷酸鐵鋰離子電池是非常危險的東西,過充過放都有可能導致意外情況的發生。因此,在磷酸鐵鋰離子電池包內部,保護板要監控每一串電芯的電壓,當所有電芯中只要有一串電壓低于或者高于設定電壓,保護板就要進行保護。這個地方就出現了我們保護板關鍵的一組參數,充電截止電壓和放電截止電壓。保護板在檢測時為了防止干擾,確保數據準確,一般都有延時,不會在檢測到以后立即就保護,因此又有一組充電保護延時和放電保護延時參數。另外,當保護板保護以后,假如異常情況消失,保護板還應該恢復正常。


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