成品鋰電池的組成主要有兩大部分,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(guò)放、不過(guò)充、不過(guò)流,還有就是輸出短路保護(hù)。鋰電池在使用過(guò)程中,過(guò)充電、過(guò)放電和過(guò)電流都會(huì)影響電池使用壽命和性能,嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致鋰電池自燃,現(xiàn)已出現(xiàn)手機(jī)鋰電池自燃致人傷亡的案例,經(jīng)常出現(xiàn)IT和手機(jī)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,由一顆操作IC和若干個(gè)外部元件組成,通過(guò)保護(hù)環(huán)路監(jiān)測(cè)并防止對(duì)電池產(chǎn)生損害,防止過(guò)充、過(guò)放和短路造成的危險(xiǎn)。由于每個(gè)中都要安裝一片電池保護(hù)IC,鋰電池保護(hù)IC市場(chǎng)大得驚人,每年有幾十億美元的市場(chǎng),市場(chǎng)前景非常廣闊。動(dòng)力保護(hù)板支持更大電流(如 50A 以上),具備更強(qiáng)散熱和耐高壓設(shè)計(jì),適用于電動(dòng)車等大功率設(shè)備。光伏鋰電池保護(hù)板云平臺(tái)設(shè)計(jì)
從結(jié)構(gòu)上看,保護(hù)板主要由控制芯片(IC)、MOSFET開(kāi)關(guān)、采樣電阻、溫度傳感器及輔助電路構(gòu)成??刂菩酒缤按竽X”,負(fù)責(zé)處理來(lái)自電池的電壓、電流信號(hào),例如常見(jiàn)的DW01芯片可實(shí)時(shí)比對(duì)單節(jié)電池電壓與預(yù)設(shè)閾值(如三元鋰電池的過(guò)充閾值4.25V、過(guò)放閾值2.5V),一旦檢測(cè)到異常立即發(fā)出指令。MOSFET開(kāi)關(guān)則扮演“閘門”角色,通常采用雙N溝道或P溝道場(chǎng)效應(yīng)管(如AO8810),在過(guò)充、過(guò)放或過(guò)流時(shí)迅速切斷電路,其響應(yīng)速度可達(dá)毫秒級(jí),尤其在短路保護(hù)中,能在百微秒內(nèi)阻斷高達(dá)200A的瞬間電流,有效遏制熱失控風(fēng)險(xiǎn)。采樣電阻與溫度傳感器(如NTC熱敏電阻)則分別負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電流大小與環(huán)境溫度,確保電池在-20℃至60℃的安全區(qū)間內(nèi)工作。對(duì)于多節(jié)串聯(lián)的電池組,保護(hù)板還會(huì)加入被動(dòng)均衡電路,通過(guò)電阻耗能平衡各單體電壓差異,避免因容量不匹配導(dǎo)致的整體性能衰減。電摩鋰電池保護(hù)板測(cè)試保護(hù)板的自耗電重要嗎?
BMS是鋰離子電池組的控制中心,電芯(組)進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控、指揮及協(xié)調(diào)。從構(gòu)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(shí)時(shí)采集的電芯狀態(tài)數(shù)據(jù),通過(guò)特定算法來(lái)實(shí)現(xiàn)電池組的電壓保護(hù)、溫度保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、絕緣保護(hù)等功能,并實(shí)現(xiàn)電芯間的電壓平衡管理和對(duì)外數(shù)據(jù)通訊。電池管理芯片是電源管理芯片的重要細(xì)分領(lǐng)域,包括充電管理芯片、電池計(jì)量芯片和電池安全芯片。充電管理芯片可將外部電源轉(zhuǎn)換為適合電芯的充電電壓和電流,并在充電過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電芯的充電狀態(tài),調(diào)整控制充電電壓、電流,確保對(duì)電芯進(jìn)行安全、高效的充電。根據(jù)鋰電池的特性,充電管理芯片自動(dòng)進(jìn)行預(yù)充、恒流充電、恒壓充電,有效控制充電各個(gè)階段的充電狀態(tài)。
鋰電池保護(hù)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(shí)時(shí)監(jiān)控電池狀態(tài)并防止異常工況引發(fā)的安全危險(xiǎn)。作為電池系統(tǒng)的“智能衛(wèi)士”,保護(hù)板通過(guò)集成操作芯片(如DW01、BQ系列等)與MOSFET開(kāi)關(guān),對(duì)電壓、電流及溫度等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。當(dāng)檢測(cè)到單節(jié)電池電壓超過(guò)過(guò)充閾值(如三元鋰電池)時(shí),保護(hù)板會(huì)立即切斷充電回路,避免電解液分解或熱失控危險(xiǎn);反之,若電壓低于過(guò)放閾值(如三元鋰),則斷開(kāi)放電回路,防止電池因過(guò)度放電導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷和容量衰減。對(duì)于突發(fā)的過(guò)流或短路故障,保護(hù)板能在微秒級(jí)時(shí)間內(nèi)響應(yīng),通過(guò)高耐壓MOS管(如8205A)切斷電路,杜絕高溫或起火等危險(xiǎn)。此外,多串電池組還需依賴均衡功能(被動(dòng)電阻耗散或主動(dòng)能量轉(zhuǎn)移)來(lái)減少電芯間的電壓差異,從而延長(zhǎng)整體電池壽命。 BMS如果失效會(huì)產(chǎn)生什么后果?
鋰電池保護(hù)板的中心功能:1.過(guò)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(shí),保護(hù)板會(huì)切斷充電回路,防止因過(guò)度充電導(dǎo)致電池膨脹、漏液或危險(xiǎn)。2.過(guò)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(shí),保護(hù)板會(huì)切斷放電回路,避免電池因過(guò)度放電導(dǎo)致容量長(zhǎng)久性衰減。3.過(guò)流/短路保護(hù):當(dāng)電流超過(guò)設(shè)定值(如電池額定電流的)或發(fā)生短路時(shí),保護(hù)板會(huì)迅速切斷電路,防止電池過(guò)熱或損壞。4.溫度保護(hù):部分高級(jí)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(shí),觸發(fā)保護(hù)機(jī)制。5.均衡功能:對(duì)于多串電池組(如3串、4串),保護(hù)板通過(guò)被動(dòng)均衡(電阻耗能)或主動(dòng)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。 保護(hù)板將集成更多的智能化功能,如遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障預(yù)警、自動(dòng)均衡等,以提高電池管理的效率和安全性。兩輪車鋰電池保護(hù)板芯片
向高集成化、智能化發(fā)展,引入 AI 優(yōu)化算法,同時(shí)降低成本,通過(guò)國(guó)產(chǎn)化芯片和簡(jiǎn)化電路,適配更多應(yīng)用。光伏鋰電池保護(hù)板云平臺(tái)設(shè)計(jì)
鋰電池保護(hù)板作為鋰電池安全運(yùn)行的重要組件,其發(fā)展歷程與技術(shù)迭代緊密關(guān)聯(lián)新能源產(chǎn)業(yè)需求。早期硬件類保護(hù)板因成本低廉被廣泛應(yīng)用,但存在低溫充電失效、過(guò)充保護(hù)誤差大等問(wèn)題,導(dǎo)致電池壽命縮短甚至引發(fā)安全危險(xiǎn)。2018年后,基于MCU的軟件類保護(hù)板逐步取代傳統(tǒng)方案,通過(guò)內(nèi)置智能算法實(shí)現(xiàn)電壓、溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)調(diào)控,并支持云平臺(tái)接入與遠(yuǎn)程管理,明顯提升電池組安全性與使用壽命。當(dāng)前技術(shù)突破聚焦于高精度監(jiān)測(cè)與熱管理優(yōu)化。例如,江蘇樂(lè)派電驅(qū)動(dòng)采用低溫超導(dǎo)體板與銅桿復(fù)合散熱結(jié)構(gòu),通過(guò)導(dǎo)熱桿傳導(dǎo)熱量至框體外側(cè),解決過(guò)充場(chǎng)景下的熱失控問(wèn)題。此外,行業(yè)正加速向高集成度、多功能化發(fā)展,集成電量估算、均衡充電與智能降溫模塊,并適配房車、儲(chǔ)能系統(tǒng)等定制化場(chǎng)景需求。市場(chǎng)格局方面,全球前列強(qiáng)廠商占據(jù)76%份額,頭部企業(yè)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新與供應(yīng)鏈整合鞏固優(yōu)勢(shì)。隨著新能源汽車與可再生能源儲(chǔ)能需求的爆發(fā),預(yù)計(jì)2030年全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá),年復(fù)合增長(zhǎng)率,技術(shù)迭代與場(chǎng)景深化將成為行業(yè)增長(zhǎng)的中心驅(qū)動(dòng)力。 光伏鋰電池保護(hù)板云平臺(tái)設(shè)計(jì)