如何选择合适的锂电池保护板?

 保护板选购     |      2021-06-05 15:02
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。
如何选择合适的锂电池保护板?
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得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。