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锂电放电倍率与放电电流的问题精编版

锂电放电倍率与放电电流的问题精编版
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锂电放电倍率一般是指在某规定电压平台之上锂电最大放电电流与电池容量之比,电池放电倍率是电池本身的性能参数,跟电池串并联无关,也就是说通过电池串并联可以改变电池组电压和放电电流,但无法改变电池组的放电倍率。对于基本的电芯来说放电倍率大小只是其内阻大小的一种表达形式,放电倍率越大内阻越小。

可用以下方法简单计算放电倍率:

考虑锂聚合物电池安全放电截至电压一般为3.3V,取放电电压平台为3.3V(所取电压平台要保证电池在此电压下连续放电不会发热损坏,就是所谓的持续放电能力,不是瞬时放电能力)。考虑最佳状态电池刚充满电4.2V,如果放电使其端电压为3.3V,那么电池本身压降为0.9V,

最大放电电流I=0.9/r,r为电池内阻,放电倍率=I/Q,Q为电池容量,放电能力相同指在3.3V 平台上放电电流相同,由上面可以得出电池内阻相同,所以说对于单节电芯放电倍率只是电池内阻的一种表达形式。实际上电池内阻是随着充放电过程有变化的,因此放电倍率也只是大概值,一般都是最佳状态下能达到的数值。

拿我的11.6AH、3S、10C锂电来说,充电时显示内阻变化范围大约为25-37毫欧之间,考虑到电线和接口电阻的影响单节电芯内阻应该在8-12毫欧之间,取放电电压平台为3.3V,最佳状态内阻8毫欧,电池刚充满电4.2V,则:

最大放电电流I=(4.2-3.3)/0.008=112.5A,

放电倍率=112.5/11.6=9.7C。

如果取不同放电电压平台做标准,用不同内阻值都会影响到最后计算出的放电倍率,还是我上面那块8-12毫欧的电池,取不同值计算结果:

1)内阻8毫欧,放电平台3.0V,则放电倍率为12.9C;

2)内阻8毫欧,放电平台3.3V,则放电倍率为9.7C;

3)内阻8毫欧,放电平台3.5V,则放电倍率为7.54C;

4)内阻10毫欧,放电平台3.3V,则放电倍率为7.76C;

5)内阻12毫欧,放电平台3.3V,则放电倍率为6.47C;

因此电池放电倍率与测试所选取的标准有关。

测量电池内阻时如果接口接触不好会有较大影响,因此测量时要确保接口接触良好,电池内阻也会随充电过程变化,一般测量时电池组电压越低(串联的少),放电倍率越大,由接口和电线电阻引起的误差也越大(本质就是电池组内阻越小,接口和导线电阻所占的比例越大)。

就最大放电电流来说(同样电压):10AH(10C)=5AH(20C),因为它们的内阻是相同的,比较最大放电电流时要通过容量乘以放电倍率来比较,而不是仅仅通过放电倍率来比较,比较最大放电电流的本质是比较电池内阻大小,就像1m口径的水桶0.5倍口径的出水管没有3m口径水桶0.2倍出水管出水量大一样。但就实际使用来说同样玩一会容量低的电池电压下降要比容量高的快,但有些人实际过程中觉得5AH(20C)的会比10AH(10C)更暴力,更来劲,这其实不是电池放电能力的问题,是因为5AH(20C)的会比10AH(10C)电池重量轻,因此车的操控性、灵活性和加速性能强一些,所以感觉更暴力。如果仅仅是拿车直线飙高速的话两种电池开始时可能没多大差别,但玩一会后测一下电压就会发现大容量单节电池有4.0V,小容量的可能就只有3.8V了,电压的差别对无刷电机的影响大家都明白。所以要想测试车的极速除了场地选好以外电池要用新充满电的电池,最开始时跑的最快。

因此如果对电池尺寸和重量没有严格要求的话可以通过增加容量来提高放电电流,放电倍率有持续放电倍率和短时放电倍率之说,许多商家会以短时放电倍率来忽悠人,另外电池放电倍率越大技术要求越高价钱也越高,所以有些电池虚标也会越高,就像容量虚标一样,相反市场上放电率低的电池虚标会小一些,所以增加容量来增大放电电流比增加放电倍率来的可靠,大容量电池可以玩很长时间不用换电池,而且大容量相对低一些放电倍率的电芯价钱也不是很高。

锂电池充电保护方案计划

方案一:BP2971 电源管理芯片 特点 ·输入电压区间(Pack+):Vss-0.3V~12V ·FET 驱动 CHG和DSG FET驱动输出 ·监测项 过充监测 过放监测 充电过流监测 放电过流监测 短路监测 ·零充电电压,当无电池插入 ·工作温度区间:Ta= -40~85℃ ·封装形式: 6引脚DSE(1.50mm 1.50mm 0.75mm) 应用 ·笔记本电脑 ·手机 ·便携式设备 绝对最大额定值 ·输入电源电压:-4.5V~7V

·最大工作放电电流:7A ·最大充电电流:4.5A ·过充保护电压(OVP):4.275V ·过充压延迟:1.2s ·过充保护电压(释放值):4.175V ·过放保护电压(UVP):2.8V ·过放压延迟:150ms ·过放保护电压(释放值):2.9V ·充电过流电压(OCC):-70mV ·充电过流延迟:9ms ·放电过流电压(OCD):100mV ·放电过流延迟:18ms ·负载短路电压:500mV ·负载短路监测延迟:250us ·负载短路电压(释放值):1V 典型应用及原理图

图1:BP2971应用原理图 引脚功能 NC(引脚1):无用引脚。 COUT(引脚2):充电FET驱动。此引脚从高电平变为低电平,当过充电压被V-引脚所监测到 DOUT(引脚3):放电FET驱动。此引脚从高电平变为低电平,当过放电压被V-引脚所监测到 VSS (引脚4):负电池链接端。此引脚用于电池负极的接地参考电压 BAT(引脚5):正电池连接端。将电池的正端连接到此管脚。并用0.1uF的输入电容接地。 V-(引脚6):电压监测点。此引脚用于监测故障电压,例如过冲,过放,过流

锂电池充电电路详解

锂电池充电电路图 锂电池是继镍镉、镍氢电池之后,可充电电池家族中的佼佼者.锂离子电池以其优良的特性,被广泛应用于: 手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、照相机等便携式电子设备中。 一、锂电池与镍镉、镍氢可充电池: 锂离子电池的负极为石墨晶体,正极通常为二氧化锂。充电时锂离子由正极向负极运动而嵌入石墨层中。放电时,锂离子从石墨晶体内负极表面脱离移向正极。所以,在该电池充放电过程中锂总是以锂离子形态出现,而不是以金属锂的形态出现。因而这种电池叫做锂离子电池,简称锂电池。 锂电池具有:体积小、容量大、重量轻、无污染、单节电压高、自放电率低、电池循环次数多等优点,但价格较贵。镍镉电池因容量低,自放电严重,且对环境有污染,正逐步被淘汰。镍氢电池具有较高的性能价格比,且不污染环境,但单体电压只有1.2V,因而在使用范围上受到限制。 二、锂电池的特点: 1、具有更高的重量能量比、体积能量比; 2、电压高,单节锂电池电压为3.6V,等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压; 3、自放电小可长时间存放,这是该电池最突出的优越性; 4、无记忆效应。锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应,所以锂电池充电前无需放电; 5、寿命长。正常工作条件下,锂电池充/放电循环次数远大于500次; 6、可以快速充电。锂电池通常可以采用0.5~1倍容量的电流充电,使充电时间缩短至1~2小时; 7、可以随意并联使用; 8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素,对环境无污染,是当代最先进的绿色电池; 9、成本高。与其它可充电池相比,锂电池价格较贵。 三、锂电池的内部结构: 锂电池通常有两种外型:圆柱型和长方型。 电池内部采用螺旋绕制结构,用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子收集极及由铝薄膜组成的电流收集极。负极由片状碳材料组成的锂离子收集极和铜薄膜组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件,以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。 单节锂电池的电压为3.6V,容量也不可能无限大,因此,常常将单节锂电池进行串、并联处理,以满足不同场合的要求。字串5 四、锂电池的充放电要求; 1、锂电池的充电:根据锂电池的结构特性,最高充电终止电压应为4.2V,不能过充,否则会因正极的锂离子拿走太多,而使电池报废。其充放电要求较高,可采用专用的恒流、恒压充电器进行充电。通常恒流充电至4.2V/节后转入恒压充电,当恒压充电电流降至100mA 以内时,应停止充电。 充电电流(mA)=0.1~1.5倍电池容量(如1350mAh的电池,其充电电流可控制在135~2025mA之间)。常规充电电流可选择在0.5倍电池容量左右,充电时间约为2~3小时。 2、锂电池的放电:因锂电池的内部结构所致,放电时锂离子不能全部移向正极,必须保留一部分锂离子在负极,以保证在下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则,电池寿命就相应缩短。为了保证石墨层中放电后留有部分锂离子,就要严格限制放电终止最低电压,也就是说锂电池不能过放电。放电终止电压通常为3.0V/节,最低不能低于2.5V/节。电池放

锂电池保护电路设计方案

锂电池保护电路设计方案 锂电池材料构成及性能探析 首先我们来了解一下锂电池的材料构成,锂离子电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括负极材料、电解质、隔膜和正极材料等。其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与价格。因此廉价、高性能的正、负极材料的研究一直是锂离子电池行业发展的重点。 负极材料一般选用碳材料,目前的发展比较成熟。而正极材料的开发已经成为制约锂离子电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因素。在目前的商业化生产的锂离子电池中,正极材料的成本大约占整个电池成本的40%左右,正极材料价格的降低直接决定着锂离子电池价 格的降低。对锂离子动力电池尤其如此。比如一块手机用的小型锂离子电池大约只需要5克左右的正极材料,而驱动一辆公共汽车用的锂离子动力电池可能需要高达500千克的正极材料。 尽管从理论上能够用作锂离子电池正极材料种类很多,常见的正极材料主要成分为LiCoO2,充电时,加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子,嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时,锂离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。这就是锂电池工作的原理。 锂电池充放电管理设计 锂电池充电时,加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子,嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时,锂离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。原理虽然很简单,然而在实际的工业生产中,需要考虑的实际问题要多得多:正极的材料需要添加剂来保持多次充放的活性,负极的材料需要在分子结构级去设计以容纳更多的锂离子;填充在正负极之间的电解液,除了保持稳定,还需要具有良好导电性,减 小电池内阻。 虽然锂离子电池有以上所说的种种优点,但它对保护电路的要求比较高,在使用过程中应严格避免出现过充电、过放电现象,放电电流也不宜过大,一般而言,放电速率不应大于0.2C。锂电池的充电过程如图所示。在一个充电周期内,锂离子电池在充电开始之前需要检测电池的电压和温度,判断是否可充。如果电池电压或温度超出制造商允许的范围,则禁止充电。允许充电的电压范围是:每节电池2.5V~4.2V。

锂电池放电系数及其说明

你是需要一个大容量的电池呢,还是需要一个高放电倍率的电池呢?当然,你的钱多到不知道怎么花,那么你大可以买一只容量也大,放电倍率也大的电池。不过如果要选呢? 我们先来看一下,电池的放电倍率是什么。放电倍率,顾名思义,就是电池可以放出的最大电流,可以达到自身容量的多少倍。那么我们怎么知道自己的电池的放电倍率呢?一般的锂电池上都会标有X C这样的一个字符。“X”一般都是数字,比如12C,20C等等。这就是你电池的放电倍率。12C就是12倍,不用我再多说了吧。比如12C,1000毫安时的电池,那么它最大的放电电流就是1000mAX12=12A。氢电池上一般不会标放电倍率。不过我还是要强调一点,放电倍率其实不是一种数值,确切的说它应该有两个数值,一个是极限放电倍率,一个是持续放电倍率。极限的放电是指电池在瞬间可以放出的最大电流,电池在短时间内可以达到的最大放电电流与容量的比就是极限放电倍率。持续放电是指电池正常工作时可以持续的状态放电的最大电流。持续放电倍率就是这个持续放电电流与电池容量的比。说到这,大家可能会认识到,极限放大倍率肯定会大于持续放电倍率,但是从放电的持续性上看,还是要看持续放电倍率。这两个值都是很重要的。 我们再来看看自己手里的电池,上面标的一般只有一个放电倍率值,这个值绝大部分标的都是极限放电倍率。而持续放电倍率一般都是在极限放电倍率的60%~80%,自己乘一下就能算出大概的值。为什么厂商只标极限放电倍率??这个问题还要我来解释吗?一个标着10C 的电池和一个标着12C的电池,你会选哪个? 好了,了解完放电倍率,我们下面就要进入正题了,你需要一个大容量的电池还是一个高C 的电池 通过上面的介绍,我想大家应该已经知道了,放电倍率,也就是那个C的值只是一个倍率,并不是一个放电电流的恒定值,也就是说,不同的电池,放电倍率不一样,但是有可能放出的电流是一样大的。你比如一个1000mhA的20C的电池,它的极限最大放电电流是20A,一个容量2000mhA的10C的电池,它的极限最大放电电流也是20A。可是,放电倍率是一个技术性较高的性能,每提升1个C,都要付出相对较大的技术力量,而提升电池的容量相对与现在的技术来说,已经不是很难的事情了,所以,相对来讲,高放电倍率的电池价格肯定要高于高点容量的电池——这是在最终放电电流相同的情况下的比较,就像刚才提到的那个例子。所以,如果可能的话,我们应该尽量选一些点容量大些,放电倍率却不是非常高的电池,这样的电池放电电流不低,而且价格不高。比如3000mhA12C的电池,它的极限放电电流是3X12=36A,一个2000mhA15C的电池,别看它的放电倍率高,可是它的最大放电电流却只有30A。孰轻孰重我想大家都很清楚了吧,况且,容量大的电池,可以支持你的狗多叫好久呢:)在模型界,一般放电倍率是一个也需要考虑的性能指标,因为模型大多需要持续的大电流输出,启动的时候需要的电流更是大得吓人,所以,为了大电流的持续放电和极限速度(竞技模型嘛,有时候快0.1秒也是很重要的),一般在考虑电容量的同时,也要兼顾一下放电倍率。可是我们的狗,不会需要那么大的电流,会别告诉我你的狗在启动时需要超过60A的电流——你烧火棍里面的保险最大也就是20A的。嘿嘿嘿嘿。 所以,建议大家尽量买容量大的电池,这样的电池性价比最高。

锂离子电池充放电安全检测设计

锂离子电池充放电安全检测设计 手机的锂离子电池充电安全性日益受到消费者重视,因此充电器制造商在设计产品时,须掌握锂离子电池的相关规格和特性,并使用具备完善电池检测及保护功能的充电芯片,以降低过电流、过电压或过温等状况所造成的危险。 随着科技进步、生活质量提升,电子产品的踪迹到处可见,其中又以手机为人类生活中不可或缺的必需品。不论是早期黑金刚手机或现今功能强大的智能手机,皆需要电源才能运作。 早期手机的电池主要有二种,一是镍氢、镍镉电池,二是锂离子电池,但现在使用镍氢、镍镉电池来做为电源的手机,已经是非常的少见,绝大部分都是使用锂离子电池,尤其消费者希望手机待机时间更长,且体积要更小,所以镍氢、镍镉电池已经慢慢不能符合消费者的期望而被淘汰。虽然镍氢、镍镉电池在价格以及替代电池取得的便利性优于锂离子电池,在其他电子产品上仍旧可看到镍氢、镍镉电池的踪迹;但是,在体积、重量及容量方面,镍氢、镍镉电池皆不如锂离子电池,所以现今标榜着轻薄短小的电子产品,几乎都是使用锂离子电池。 智能型手机因其功能强大、屏幕耗电量大,更是需要电池容量大及电力更耐久的锂离子电池。当手机电池电量不足时,使用者通常会以充电器或搭配一组移动电源随时对电池进行充电。 体积/容量兼具锂离子电池为电子产品首选 充电电池依其材质的不同可分为四类:铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。

表1 充电电池比较表 由表1优缺点看来,镍镉、镍氢及锂离子电池较适合使用在电子产品上;而锂离子电池无论是在体积、重量及容量(电子产品的使用时间)较优于镍镉、镍氢电池,也无记忆效应的问题,所以锂离子电池在电子产品使用上似乎方便许多。 延长使用寿命锂离子电池充/放电压成关键 一般来说,锂离子电池会有电性安全的范围限制。由于锂离子电池的特性,当电池电压在充电时上升到最高设定电压后,要立即停止充电,避免电池因过充电造成电池损毁而产生危险;电池供电(放电)时,电池电压如果降至最低设定电压以下便要停止放电,避免因过放电而降低使用寿命。 此外,为确保电池使用上的安全,锂离子电池还必须要加装短路保护,以避免发生危险;即使大多数的锂离子电池都有加装保护电路,然而在选择优质的充电器或移动电源时,这仍然是一项重要的考量因素。

锂电池保护电路

锂电池保护电路 锂电池过充电,过放电,过流及短路保护电路 下图为一个典型的锂离子电池保护电路原理图。该保护回路由两个 MOSFET(V1、V2)和一个控制IC(N1)外加一些阻容元件构成。控制IC负责监测电池电压与回路电流,并控制两个MOSFET的栅极,MOSFET在电路中起开关作用,分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断,C3为延时电容,该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能. 锂电池保护工作原理: 1、正常状态 在正常状态下电路中N1的“CO”与“DO”脚都输出高电压,两个MOSFET都处于导通状态,电池可以自由地进行充电和放电,由于MOSFET的导通阻抗很小,通常小于30毫欧,因此其导通电阻对电路的性能影响很小。 此状态下保护电路的消耗电流为μA级,通常小于7μA。 2、过充电保护 锂离子电池要求的充电方式为恒流/恒压,在充电初期,为恒流充电,随着充电过程,电压会上升到4.2V(根据正极材料不同,有的电池要求恒压值为4.1V),转为恒压充电,直至电流越来越小。

电池在被充电过程中,如果充电器电路失去控制,会使电池电压超过4.2V后继续恒流充电,此时电池电压仍会继续上升,当电池电压被充电至超过4.3V时,电池的化学副反应将加剧,会导致电池损坏或出现安全问题。 在带有保护电路的电池中,当控制IC检测到电池电压达到4.28V(该值由控制IC决定,不同的IC有不同的值)时,其“CO”脚将由高电压转变为零电压,使V2由导通转为关断,从而切断了充电回路,使充电器无法再对电池进行充电,起到过充电保护作用。而此时由于V2自带的体二极管VD2的存在,电池可以通过该二极管对外部负载进行放电。 在控制IC检测到电池电压超过4.28V至发出关断V2信号之间,还有一段延时时间,该延时时间的长短由C3决定,通常设为1秒左右,以避免因干扰而造成误判断。 3、过放电保护 电池在对外部负载放电过程中,其电压会随着放电过程逐渐降低,当电池电压降至2.5V时,其容量已被完全放光,此时如果让电池继续对负载放电,将造成电池的永久性损坏。 在电池放电过程中,当控制IC检测到电池电压低于2.3V(该值由控制IC决定,不同的IC有不同的值)时,其“DO”脚将由高电压转变为零电压,使V1由导通转为关断,从而切断了放电回路,使电池无法再对负载进行放电,起到过放电保护作用。而此时由于V1自带的体二极管VD1的存在,充电器可以通过该二极管对电池进行充电。 由于在过放电保护状态下电池电压不能再降低,因此要求保护电路的消耗电流极小,此时控制IC会进入低功耗状态,整个保护电路耗电会小于0.1μA。

蓄电池的额定容量C及放电倍率

蓄电池的额定容量C,单位安时(Ah),它是放电电流安(A)和放电时间小时(h)的乘积。由于对同一个电池采用不同的放电参数所得出的Ah是不同的,为了便于对电池容量进行描述、测量和比较,必须事先设定统一的条件。实践中,电池容量被定义为:用设定的电流把电池放电至设定的电压所给出的电量。也可以说电池容量是:用设定的电流把电池放电至设定的电压所经历的时间和这个电流的乘积。 为了设定统一的条件,首先根据电池构造特征和用途的差异,设定了若干个放电时率,最常见的有20小时、10小时时率、电动车专用电池为2小时率,写做C20、C10和C2,其中C代表电池容量,后面跟随的数字表示该类电池以某种强度的电流放电到设定电压的小时数。于是,用容量除小时数即得出额定放电电流。也就是说,容量相同而放电时率不同的电池,它们的标称放电电流

却相差甚远。比如,一个电动自行车用的电池容量10Ah、放电时率为2小时,写做10Ah2,它的额定放电电流为10(Ah)/ 2(h)=5A;而一个汽车启动用的电池容量为54Ah、放电时率为20小时,写做54Ah20,它的额定放电电流仅为54(Ah)/ 20(h)=2.7A!换一个角度讲,这两种电池如果分别用5A和2.7A的电流放电,则应该分别能持续2小时和20小时才下降到设定的电压。 上述所谓设定的电压是指终止电压(单位V)。终止电压可以简单的理解为:放电时电池电压下降到不至于造成损坏的最低限度值。终止电压值不是固定不变的,它随着放电电流的增大而降低,同一个蓄电池放电电流越大,终止电压可以越低,反之应该越高。也就是说,大电流放电时容许蓄电池电压下降到较低的值,而小电流放电就不行,否则会造成损害。电池在工作中的电流强度还常常使用倍率来表示,写做NCh 。N是一个倍数,C代表容量的安时

锂电池保护电路原理分析

锂离子电池保护电路原理分析 随着科技进步与社会发展,象手机、笔记本电脑、MP3播放器、PDA、掌上游戏机、数码摄像机等便携式设备已越来越普及,这类产品中有许多是采用锂离子电池供电,而由于锂离子电池的特性与其它可充电电池不同,内部通常都带有一块电路板,不少人对该电路的作用不了解,本文将对锂离子电池的特点及其保护电路工作原理进行阐述。 锂电池分为一次电池和二次电池两类,目前在部分耗电量较低的便携式电子产品中主要使用不可充电的一次锂电池,而在笔记本电脑、手机、PDA、数码相机等耗电量较大的电子产品中则使用可充电的二次电池,即锂离子电池。 与镍镉和镍氢电池相比,锂离子电池具备以下几个优点: 1.电压高,单节锂离子电池的电压可达到3.6V,远高于镍镉和镍氢电池的1.2V 电压。 2.容量密度大,其容量密度是镍氢电池或镍镉电池的1.5-2.5 倍。 3.荷电保持能力强(即自放电小),在放置很长时间后其容量损失也很小。 4.寿命长,正常使用其循环寿命可达到500 次以上。 5.没有记忆效应,在充电前不必将剩余电量放空,使用方便。 由于锂离子电池的化学特性,在正常使用过程中,其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应,但在某些条件下,如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应,该副反应加剧后,会严重影响电池的性能与使用寿命,并可能产生大量气体,使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致安全问题,因此所有的锂离子电池都需要一个保护电路,用于对电池的充、放电状态进行有效监测,并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害。 下页中的电路图为一个典型的锂离子电池保护电路原理图。 如图中所示,该保护回路由两个MOSFET(V1、V2)和一个控制IC(N1)外加一些

软包装锂离子电池的高倍率放电性能

软包装锂离子电池的高倍率放电性能 ■<1.河南师范大学化学与环境科学学院常照荣吕豪杰 ■<2.新乡学院化学与环境工程学院付小宁 ■<3.河南新飞科隆电源有限公司尹正中 摘 要:以额定容量为1100mAh的063465型软包装锂离子电池为研究对象,研究了电池结构,正极活性物质与导电剂、粘结剂的配比,极板的面密度、压实密度等因素对锂离子电池高倍率放电性能的影响。制备的实验电池以15C大电流放电,电压平台为3.5V,循环220次(15C放电),容量保持率为87.0%。 关键词:软包装; 锂离子电池; 高倍率放电 锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、开路电压高及污染小等优点[1],已用于小电流放电的移动通讯、笔记本和数码相机等领域,但高倍率放电性能有待提高[2-4]。程建聪等[5]通过提高导电剂含量,采用薄正极和中间相炭微球(MCMB),并使用功能电解液,改善了电池的大电流性能;V.Subramanian 等[6]以气相法烧制的纳米纤维碳为负极制备的锂离子电池,可进行10C放电;M.Okuho等[7]通过水热法制备纳米级(17 nm)的LiCoO2,l00C放电容量达到1C时的65%,可满足电动汽车等大功率放电要求,但是制备工艺苛刻。 本文作者采用工业化的正负极材料,通过优化电池结构,调整配比参数,制备软包装电池,并测试了相关性能。 1 实验 1.1 极板制备 将正极活性物质LiCoO2(北京产,≥99.4%)、导电炭黑SP(Timcal公司产,≥99.75%)和导电石墨KS6(Timcal公司产,≥99.4%)按不同的比例混合后,以PVDF(美国产,≥99.9%)作为粘结剂,配制成浆料;将负极活性材料人工石墨(深圳产,≥99.9%)、导电炭黑SP、分散剂SBR(河南产,≥99.0%)和粘结剂CMC(德国产,≥99.9%)按质量比90.5:1.5:4:4混合后,配制成浆料。用涂布机将正极浆料均匀涂覆于铝箔(江苏产,≥99.8%)上,负极浆料均匀涂覆于铜箔(湖南产,≥99.8%)上,在80℃下真空(-0.1 MPa)干燥12h后,辊压,制成正、负极片。电解液为1mol/L LiPF6/ DMC+EMC+EC(体积比1:1:1,张家港产),隔膜为0.025 mm厚的聚丙烯微孔膜(日本产)。 1.2 测试仪器 采用BS-8802二次电池检测装置(广州产)对电池进行化成;BS-V高电压大电流动力电池检测设备(广州产)进行倍率测试;BS-VR3内阻测试仪(广州产)检测内阻。 1.3 电极及电池设计 以额定容量为1100mAh的063465型液态软包装锂离子电池为研究对象。采用真空热封机封口,经过防短路处理、干燥,然后注入电解液,经化成分容后,测试电池的性能。 实验电池的参数见表1。 2结果与讨论 2.1 电池结构的影响 电池技术 < 2008年9月73

锂电池保护芯片原理

锂电池保护原理 锂电池保护板是对串联锂电池组的充放电保护;在充满电时能保证各单体电池之间的电压差异小于设定值(一般±20mV),实现电池组各单体电池的均充,有效地改善了串联充电方式下的充电效果;同时检测电池组中各个单体电池的过压、欠压、过流、短路、过温状态,保护并延长电池使用寿命;欠压保护使每一单节电池在放电使用时避免电池因过放电而损坏。 成品锂电池组成主要有两大部分,锂电池芯和保护板,锂电池芯主要由正极板、隔膜、负极板、电解液组成;正极板、隔膜、负极板缠绕或层叠,包装,灌注电解液,封装后即制成电芯,锂电池保护板的作用很多人都不知道,锂电池保护板,顾名思义就是保护锂电池用的,锂电池保护板的作用是保护电池不过放、不过充、不过流,还有就是输出短路保护。 01锂电池保护板组成

1、控制ic, 2、开关管,另外还加一些微容和微阻而组成。控制ic 作用是对电池的保护,如达到保护条件就控制mos进行断开或闭合(如电池达到过充、过放、短路、过流、等保护条件),其中mos管的作用就是开关作用,由控制ic开控制。锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC协同完成,保护板是由电子电路组成,在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流。 02保护板的工作原理 1、过充保护及过充保护恢复 当电池被充电使电压超过设定值VC(4.25-4.35V,具体过充保护电压取决于IC)后,VD1翻转使Cout变为低电平,T1截止,充电停止.当电池电压回落至VCR(3.8-4.1V,具体过充保护恢复电压取决于IC)时,Cout变为高电平,T1导通充电继续,VCR 必须小于VC一个定值,以防止频繁跳变。 2、过放保护及过放保护恢复 当电池电压因放电而降低至设定值VD(2.3-2.5V,具体过充保护电压取决于IC)时,VD2翻转,以短时间延时后,使Dout变为低电平,T2截止,放电停止,当电池被置于充电时,内部或门被翻转而使T2再次导通为下次放电作好准备。 3、过流、短路保护 当电路充放回路电流超过设定值或被短路时,短路检测电路动作,使MOS管关断,电流截止。

锂电池过充电_过放_短路保护电路详解

该电路主要由锂电池保护专用集成电路DW01,充、放电控制MOSFET1(内含两只N沟道MOSFET)等部分组成,单体锂电池接在B+和B-之间,电池组从P+和P-输出电压。充电时,充电器输出电压接在P+和P-之间,电流从P+到单体电池的B+和B-,再经过充电控制MOSFET到P-。在充电过程中,当单体电池的电压超过4.35V时,专用集成电路DW01的OC脚输出信号使充电控制MOSFET关断,锂电池立即停止充电,从而防止锂电池因过充电而损坏。放电过程中,当单体电池的电压降到2.30V时,DW01的OD脚输出信号使放电控制MOSFET关断,锂电池立即停止放电,从而防止锂电池因过放电而损坏,DW01的CS脚为电流检测脚,输出短路时,充放电控制MOSFET的导通压降剧增,CS脚电压迅速升高,DW01输出信号使充放电控制MOSFET迅速关断,从而实现过电流或短路保护。 二次锂电池的优势是什么? 1. 高的能量密度 2. 高的工作电压 3. 无记忆效应 4. 循环寿命长 5. 无污染 6. 重量轻 7. 自放电小 锂聚合物电池具有哪些优点? 1. 无电池漏液问题,其电池内部不含液态电解液,使用胶态的固体。 2. 可制成薄型电池:以 3.6V400mAh的容量,其厚度可薄至0.5mm。 3. 电池可设计成多种形状 4. 电池可弯曲变形:高分子电池最大可弯曲900左右 5. 可制成单颗高电压:液态电解质的电池仅能以数颗电池串联得到高电压,高分子电池由于本身无液体,可在单颗内做成多层组合来达到高电压。

7. 容量将比同样大小的锂离子电池高出一倍 IEC规定锂电池标准循环寿命测试为: 电池以0.2C放至3.0V/支后 1. 1C恒流恒压充电到4.2V截止电流20mA搁置1小时再以0.2C放电至3.0V(一个循环) 反复循环500次后容量应在初容量的60%以上 国家标准规定锂电池的标准荷电保持测试为(IEC无相关标准). 电池在25摄氏度条件下以0.2C放至3.0/支后,以1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA,在温度为20+_5下储存28天后,再以0.2C放电至2.75V计算放电容量 什么是二次电池的自放电不同类型电池的自放电率是多少? 自放电又称荷电保持能力,它是指在开路状态下,电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。一般而言,自放电主要受制造工艺,材料,储存条件的影响自放电是衡量电池性能的主要参数之一。一般而言,电池储存温度越低,自放电率也越低,但也应注意温度过低或过高均有可能造成电池损坏无法使用,BYD 常规电池要求储存温度范围为-20~45。电池充满电开路搁置一段时间后,一定程度的自放电属于正常现象。IEC标准规定镍镉及镍氢电池充满电后,在温度为20度湿度为65%条件下,开路搁置28天,0.2C放电时间分别大于3小时和3小时15分即为达标。 与其它充电电池系统相比,含液体电解液太阳能电池的自放电率明显要低,在25下大约为10%/月。 什么是电池的内阻怎样测量? 电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,一般分为交流内阻和直流内阻,由于充电 电池内阻很小,测直流内阻时由于电极容量极化,产生极化内阻,故无法测出其真实值,而测其交流内阻可免除极化内阻的影响,得出真实的内值. 交流内阻测试方法为:利用电池等效于一个有源电阻的特点,给电池一个1000HZ,50mA的恒定电流,对其电 压采样整流滤波等一系列处理从而精确地测量其阻值. 什么是电池的内压电池正常内压一般为多少? 电池的内压是由于充放电过程中产生的气体所形成的压力.主要受电池材料制造工艺,结构等使用过程因素影响.一般电池内压均维持在正常水平,在过充或过放情况下,电池内压有可能会升高: 如果复合反应的速度低于分解反应的速度,产生的气体来不及被消耗掉,就会造成电池内压升高. 什么是内压测试? 锂电池内压测试为:(UL标准) 模拟电池在海拔高度为15240m的高空(低气压11.6kPa)下,检验电池是否漏液或发鼓. 具体步骤:将电池1C充电恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA ,然后将其放在气压为11.6Kpa,温度为 (20+_3)的低压箱中储存6小时,电池不会爆炸,起火,裂口,漏液. 环境温度对电池性能有何影响? 在所有的环境因素中,温度对电池的充放电性能影响最大,在电极/电解液界面上的电化学反应与环境温度有关,电极/电解液界面被视为电池的心脏。如果温度下降,电极的反应率也下降,假设电池电压保持恒定,放电电流降低,电池的功率输出也会下降。如果温度上升则相反,即电池输出功率会上升,温度也影响电

电池放电时间计算

新电池估算方法: 估计算法:电池容量×÷负载电流 详细算法: 第一,先求出电池10小时率的放电电流,即容量除以10,一组500AH的电池,10小时率放电电流为50A,二组500AH的,10小时率放电电流为100A。 第二,用实际放电电流除以10小时率放电电流,求出一个比率,根据这个比率,查《电池放电率与放电容量》表中的放电倍率,从这个放电倍率数中选择一个最为相近的值,对应看到放电率,和有效放电容量倍率这一栏,记录好表中数据。 第三,查看当时的放电环境温度。 第四,计算放电时长:t=额定容量×放电容量倍率×〔1+温度系数×(环境温度-25)〕/放电电流 一般温度系数基站里选用,机房里选用 注意事项: 1、实际放电中,电流是逐渐增大的,并不恒定,因此放电时长肯定要与计算出来的有差别,电流越大,同容量的情况下,放电时间就越短。 2、长期使用后,电池容量肯定要下降的,应该用实际容量进行计算,在初期,可以用额定容量进行计算。 3、如果电池前后两次放电间,由于种种原因没充满电,算出来的时间肯定也不一样,而且充电容量不能以小时×电流直接进行计算,存在一个充电效率问题,充电时,电池会把一部分容量转换为热能散失掉。 4、一般48v用电,电池都是以24节串联一组使用,根据规定,当其中最低一节电压率先达到,也就是只要有一只电池达到,放电终止,计算此时的容量。但实际应用当中,不是以此来停止电池放电的,而是整组电压降到多少V就终止放电,所以放电放到这个项目的时候,往往会有更大的误差。而且电池测试的一个项目是单体电压的最大最小差值,说明一组电池的单体电压是不均衡的。如果均衡的,那么以×24=,即可以放到算做结束,但实际当中这种事情至少我是没碰到过,如果相差幅度较大,可能总电压在48v时,有一节达到,但由于终止放电判定条件以整组电压计量的,我设定在47v,那还继续放电,这个求出的容量于真正意义上的容量就不等了,所以反过来求放电时长,也就不准了。 5、综合上述所说,只能求一个大概值,除非在条件达到一定要求的情况下,才有可能算得很准。当然,具体相差多少,本人也没做过实验,但至少可以有这样一个概念:到底能放5小时左右还是10小时左右,这个左右可能是几十分钟,也可能是1或2个小时,但从大的方向来判断,还是可以依靠的。 电池常用术语解释一:放电倍率 电池放电电流的大小常用"放电倍率"表示,即电池的放电倍率用放电时间表示或者说以一定的放电电流放完额定容量所需的小时数来表示,由此可见,放电倍率表示的放电时间越短,即放电倍率越高,则放电电流越大。(放电倍率=额定容量/放电电流) 根据放电倍率的大小,可分为低倍率(<0.5C)、中倍率(-3.5C)、高倍率(-7.0C)、超高倍率(>7.0C)如:某电池的额定容量为20Ah,若用4A电流放电,则放完20Ah的额定容量需用5h,也就是说以5倍率放电,用符号C/5或0.2C表示,为低倍率。 25)放电率 电池在规定时间内放出额定容量时所需的电流值;或按一定输出电流放完额定容量时所需的时间。常用倍率(若干C)或时率表示。 26)活性物质 电池放电时,能进行氧化或还原反应而产生电能的电极材料。 27)充电 将外电路输入蓄电池的电能转化为化学能贮存起来的操作过程。 28)充电率 蓄电池在规定时间内充到额定容量所需的电流值;或在一定电流下充到额定容量所需的时间。一般用倍率(若干C)或时率表示。

锂离子电池的过充电和过放电产生的问题

针对锂离子电池过充电、过放电问题过充电:锂离子电池过充时,电池电压随极化增大而迅速上升,会引起正极活性物质结构的不可逆变化及电解液的分解,产生大量气体,放出大量的热,使电池温度和内压急剧增加,存在爆炸、燃烧等隐患。 过放电:电池放完内部储存的电量,电压达到一定值后,继续放电就会造成过放电,电池过放电可能会给电池带来灾难性的后果,特别是大电流过放,或反复过放对电池影响更大。一般而言,过放电会使电池内压升高,正负极活性物质可逆性受到破坏,电解液分解,负极锂沉积,电阻增大,即使充电也只能部分恢复,容量也会有明显衰减。 解决措施: 1、改变正极材料:目前钴酸锂正极活性材料在小电芯方面是很成熟的体 系,但是充满电后,仍旧有大量的锂离子留在正极,当过充时,残留在正极的锂离子将会涌向负极,在负极上形成枝晶(使其晶面的半高宽变大,导致某一方向的晶粒尺寸变小,晶体结构的改变导致碳材料出现裂纹,进而破坏负极表面的 SEI 膜并促进 SEI 膜的修复,SEI 膜的过度生长消耗活性锂,因此造成了电池的不可逆容量衰减。如图1所示)这是采用钴酸锂材料的电池过充时必然的结果。甚至在正常充放电过程中,也有可能会有的产生多余的锂离子游离到负极形成枝晶(由于石墨的嵌脱锂电位较低,接近锂的还原电位,因此在某些条件下负极容易出现锂沉积,锂沉积会消耗活性锂,产生不可逆容量损失)。因此寻求高能量密度、高安全、环保和价格便宜的电极材料是动力电池发展的关键。目前国家选择的安全正极材料有锰酸锂、磷酸铁锂等。 (锰酸锂LiMnO 4 分子结构上面可以保证在满电状态,正极的锂离子已经完全嵌入到负极炭孔中,从根本上避免了枝晶的产生。同时锰酸锂稳固的结构使其氧化性能远远低于钻酸锂,分解温度超过钴酸锂10O℃,即使由于外力发生内部短路、外部短路、过充电时,也完全能够避免了由于析出金属锂引发燃烧、爆炸的危险。 磷酸铁锂(LiFePO 4)及其充电(脱锂)后形成FePO 4 的热稳定性非常好,其在 210~410℃的温度范围内所放出的热量仅为210J/g:而普遍使用的LiCoO2的充电态

锂电放电倍率与放电电流的问题精编版

锂电放电倍率一般是指在某规定电压平台之上锂电最大放电电流与电池容量之比,电池放电倍率是电池本身的性能参数,跟电池串并联无关,也就是说通过电池串并联可以改变电池组电压和放电电流,但无法改变电池组的放电倍率。对于基本的电芯来说放电倍率大小只是其内阻大小的一种表达形式,放电倍率越大内阻越小。 可用以下方法简单计算放电倍率: 考虑锂聚合物电池安全放电截至电压一般为3.3V,取放电电压平台为3.3V(所取电压平台要保证电池在此电压下连续放电不会发热损坏,就是所谓的持续放电能力,不是瞬时放电能力)。考虑最佳状态电池刚充满电4.2V,如果放电使其端电压为3.3V,那么电池本身压降为0.9V, 最大放电电流I=0.9/r,r为电池内阻,放电倍率=I/Q,Q为电池容量,放电能力相同指在3.3V 平台上放电电流相同,由上面可以得出电池内阻相同,所以说对于单节电芯放电倍率只是电池内阻的一种表达形式。实际上电池内阻是随着充放电过程有变化的,因此放电倍率也只是大概值,一般都是最佳状态下能达到的数值。 拿我的11.6AH、3S、10C锂电来说,充电时显示内阻变化范围大约为25-37毫欧之间,考虑到电线和接口电阻的影响单节电芯内阻应该在8-12毫欧之间,取放电电压平台为3.3V,最佳状态内阻8毫欧,电池刚充满电4.2V,则: 最大放电电流I=(4.2-3.3)/0.008=112.5A, 放电倍率=112.5/11.6=9.7C。 如果取不同放电电压平台做标准,用不同内阻值都会影响到最后计算出的放电倍率,还是我上面那块8-12毫欧的电池,取不同值计算结果: 1)内阻8毫欧,放电平台3.0V,则放电倍率为12.9C; 2)内阻8毫欧,放电平台3.3V,则放电倍率为9.7C; 3)内阻8毫欧,放电平台3.5V,则放电倍率为7.54C; 4)内阻10毫欧,放电平台3.3V,则放电倍率为7.76C; 5)内阻12毫欧,放电平台3.3V,则放电倍率为6.47C; 因此电池放电倍率与测试所选取的标准有关。 测量电池内阻时如果接口接触不好会有较大影响,因此测量时要确保接口接触良好,电池内阻也会随充电过程变化,一般测量时电池组电压越低(串联的少),放电倍率越大,由接口和电线电阻引起的误差也越大(本质就是电池组内阻越小,接口和导线电阻所占的比例越大)。 就最大放电电流来说(同样电压):10AH(10C)=5AH(20C),因为它们的内阻是相同的,比较最大放电电流时要通过容量乘以放电倍率来比较,而不是仅仅通过放电倍率来比较,比较最大放电电流的本质是比较电池内阻大小,就像1m口径的水桶0.5倍口径的出水管没有3m口径水桶0.2倍出水管出水量大一样。但就实际使用来说同样玩一会容量低的电池电压下降要比容量高的快,但有些人实际过程中觉得5AH(20C)的会比10AH(10C)更暴力,更来劲,这其实不是电池放电能力的问题,是因为5AH(20C)的会比10AH(10C)电池重量轻,因此车的操控性、灵活性和加速性能强一些,所以感觉更暴力。如果仅仅是拿车直线飙高速的话两种电池开始时可能没多大差别,但玩一会后测一下电压就会发现大容量单节电池有4.0V,小容量的可能就只有3.8V了,电压的差别对无刷电机的影响大家都明白。所以要想测试车的极速除了场地选好以外电池要用新充满电的电池,最开始时跑的最快。

锂电池过充电-过放-短路保护电路详解

该电路主要由锂电池保护专用集成电路DW01,充、放电控制MOSFET1(内含两只N沟道MOSFET)等部分组成,单体锂电池接在B+和B-之间,电池组从P+和P-输出电压。充电时,充电器输出电压接在P+和P-之间,电流从P+到单体电池的B+和B-,再经过充电控制MOSFET到P-。在充电过程中,当单体电池的电压超过4.35V时,专用集成电路DW01的OC脚输出信号使充电控制MOSFET关断,锂电池立即停止充电,从而防止锂电池因过充电而损坏。放电过程中,当单体电池的电压降到2.30V时,DW01的OD脚输出信号使放电控制MOSFET关断,锂电池立即停止放电,从而防止锂电池因过放电而损坏,DW01的CS脚为电流检测脚,输出短路时,充放电控制MOSFET的导通压降剧增,CS脚电压迅速升高,DW01输出信号使充放电控制MOSFET迅速关断,从而实现过电流或短路保护。 二次锂电池的优势是什么? 1. 高的能量密度 2. 高的工作电压 3. 无记忆效应 4. 循环寿命长 5. 无污染 6. 重量轻 7. 自放电小 锂聚合物电池具有哪些优点? 1. 无电池漏液问题,其电池内部不含液态电解液,使用胶态的固体。 2. 可制成薄型电池:以 3.6V400mAh的容量,其厚度可薄至0.5mm。 3. 电池可设计成多种形状 4. 电池可弯曲变形:高分子电池最大可弯曲900左右 5. 可制成单颗高电压:液态电解质的电池仅能以数颗电池串联得到高电压,高分子电池由于本身无液体,可在单颗内做成多层组合来达到高电压。

7. 容量将比同样大小的锂离子电池高出一倍 IEC规定锂电池标准循环寿命测试为: 电池以0.2C放至3.0V/支后 1. 1C恒流恒压充电到4.2V截止电流20mA搁置1小时再以0.2C放电至3.0V(一个循环) 反复循环500次后容量应在初容量的60%以上 国家标准规定锂电池的标准荷电保持测试为(IEC无相关标准). 电池在25摄氏度条件下以0.2C放至3.0/支后,以1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA,在温度为20+_5下储存28天后,再以0.2C放电至2.75V计算放电容量 什么是二次电池的自放电不同类型电池的自放电率是多少? 自放电又称荷电保持能力,它是指在开路状态下,电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。一般而言,自放电主要受制造工艺,材料,储存条件的影响自放电是衡量电池性能的主要参数之一。一般而言,电池储存温度越低,自放电率也越低,但也应注意温度过低或过高均有可能造成电池损坏无法使用,BYD常规电池要求储存温度范围为-20~45。电池充满电开路搁置一段时间后,一定程度的自放电属于正常现象。IEC标准规定镍镉及镍氢电池充满电后,在温度为20度湿度为65%条件下,开路搁置28天,0.2C放电时间分别大于3小时和3小时15分即为达标。 与其它充电电池系统相比,含液体电解液太阳能电池的自放电率明显要低,在25下大约为10%/月。 什么是电池的内阻怎样测量? 电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,一般分为交流内阻和直流内阻,由于充电电池内阻很小,测直流内阻时由于电极容量极化,产生极化内阻,故无法测出其真实值,而测其交流内阻可免除极化内阻的影响,得出真实的内值. 交流内阻测试方法为:利用电池等效于一个有源电阻的特点,给电池一个1000HZ,50mA的恒定电流,对其电压采样整流滤波等一系列处理从而精确地测量其阻值. 什么是电池的内压电池正常内压一般为多少? 电池的内压是由于充放电过程中产生的气体所形成的压力.主要受电池材料制造工艺,结构等使用过程因素影响.一般电池内压均维持在正常水平,在过充或过放情况下,电池内压有可能会升高: 如果复合反应的速度低于分解反应的速度,产生的气体来不及被消耗掉,就会造成电池内压升高. 什么是内压测试? 锂电池内压测试为:(UL标准) 模拟电池在海拔高度为15240m的高空(低气压11.6kPa)下,检验电池是否漏液或发鼓. 具体步骤:将电池1C充电恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA ,然后将其放在气压为11.6Kpa,温度为(20+_3)的低压箱中储存6小时,电池不会爆炸,起火,裂口,漏液. 环境温度对电池性能有何影响? 在所有的环境因素中,温度对电池的充放电性能影响最大,在电极/电解液界面上的电化学反应与环境温度有关,电极/电解液界面被视为电池的心脏。如果温度下降,电极的反应率也下降,假设电池电压保持恒定,放电电流降低,电池的功率输出也会下降。如果温度上升则相反,即电池输出功率会上升,温度也影响电解液的传送

锂电池组保护板均衡充电基本工作原理

成组锂电池串联充电时,应保证每节电池均衡充电,否则使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。常用的均衡充电技术有恒定分流电阻均衡充电、通断分流电阻均衡充电、平均电池电压均衡充电、开关电容均衡充电、降压型变换器均衡充电、电感均衡充电等。而现有的单节锂电池保护芯片均不含均衡充电控制功能;多节锂电池保护芯片均衡充电控制功能需要外接CPU,通过和保护芯片的串行通讯(如I2C总线)来实现,加大了保护电路的复杂程度和设计难度、降低了系统的效率和可靠性、增加了功耗。 本文针对动力锂电池成组使用,各节锂电池均要求充电过电压、放电欠电压、过流、短路的保护,充电过程中要实现整组电池均衡充电的问题,设计了采用单节锂电池保护芯片对任意串联数的成组锂电池进行保护的含均衡充电功能的电池组保护板。仿真结果和工业生产应用证明,该保护板保护功能完善,工作稳定,性价比高,均衡充电误差小于50mV。 锂电池组保护板均衡充电基本工作原理 采用单节锂电池保护芯片设计的具备均衡充电能力的锂电池组保护板示意图如图1所示。其中:1为单节锂离子电池;2为充电过电压分流放电支路电阻;3为分流放电支路控制用开关器件;4为过流检测保护电阻;5为省略的锂电池保护芯片及电路连接部分;6为单节锂电池保护芯片(一般包括充电控制引脚CO,放电控制引脚DO,放电过电流及短路检测引脚VM,电池正端VDD,电池负端VSS等);7为充电过电压保护信号经光耦隔离后形成并联关系驱动主电路中充电控制用MOS管栅极;8为放电欠电压、过流、短路保护信号经光耦隔离后形成串联关系驱动主电路中放电控制用MOS管栅极;9为充电控制开关器件;10为放电控制开关器件;11为控制电路;12为主电路;13为分流放电支路。单节锂电池保护芯片数目依据锂电池组电池数目确定,串联使用,分别对所对应单节锂电池的充放电、过流、短路状态进行保护。该系统在充电保护的同时,通过保护芯片控制分流放电支路开关器件的通断实现均衡充电,该方案有别于传统的在充电器端实现均衡充电的做法,降低了锂电池组充电器设计应用的成本。

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