主動(dòng)均衡又稱非能量耗散式均衡,其原理在充電和放電循環(huán)期間,是將能量高的電芯內(nèi)的能量轉(zhuǎn)移到能量低的電芯中去,使得電池PACK內(nèi)的電荷得到重新分配,從而縮短充電時(shí)間,延長(zhǎng)放電使用時(shí)間。在適用場(chǎng)景上,主動(dòng)均衡更加適用于大容量、高串?dāng)?shù)的鋰電池組應(yīng)用。BMS被動(dòng)均衡技術(shù)先于主動(dòng)均衡在電動(dòng)市場(chǎng)中應(yīng)用,技術(shù)也較為成熟些。主動(dòng)均衡則較為復(fù)雜,變壓器方案的設(shè)計(jì)以及開(kāi)關(guān)矩陣的設(shè)計(jì)無(wú)疑會(huì)使成本明顯增加。但主動(dòng)均衡相比采用能量傳遞分配的原則,因而能量利用率相比被動(dòng)均衡更高。在實(shí)際應(yīng)用中,主動(dòng)均衡技術(shù)也被普遍認(rèn)為更為節(jié)能和合理。例如,科列自主研發(fā)的雙向DC-DC主動(dòng)均衡芯片,它采用了高智能算法,能夠迅速地補(bǔ)償電池組產(chǎn)生的差異,確保電池一致性,延長(zhǎng)電池組的使用壽命和平均無(wú)故障時(shí)間。智慧動(dòng)鋰電子是一家集鋰電池安全管理硬件、軟件及BMS系統(tǒng)方案于一體的綜合服務(wù)商。 鋰電池組由多節(jié)電芯串聯(lián)組成,各電芯特性存在差異,充電時(shí)部分電芯部分未充滿,長(zhǎng)期如此影響電池組性能。電動(dòng)自行車鋰電池保護(hù)板軟件設(shè)計(jì)
控制芯片:是保護(hù)板的中心部件,負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電池組的電壓、電流等參數(shù),并根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行判斷和控制,以實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)功能。常見(jiàn)的控制芯片有德州儀器(TI)的BMS芯片、意法半導(dǎo)體(ST)的相關(guān)芯片等。MOSFET開(kāi)關(guān)管:用于操作電池組的充放電回路,當(dāng)控制芯片檢測(cè)到異常情況時(shí),會(huì)通過(guò)控制MOSFET開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和截止來(lái)切斷電路。MOSFET開(kāi)關(guān)管具有導(dǎo)通電阻小、開(kāi)關(guān)速度快等好處,能夠有效地降低電路的功耗和發(fā)熱。電阻、電容等元件:電阻用于分壓、限流等,電容則用于濾波、儲(chǔ)能等,它們與控制芯片和MOSFET開(kāi)關(guān)管等配合,共同完成保護(hù)板的各項(xiàng)功能。此外,部分保護(hù)板還可能配備溫度傳感器,用于監(jiān)測(cè)電池組的溫度,當(dāng)溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。 質(zhì)量鋰電池保護(hù)板批發(fā)廠家動(dòng)力鋰電池保護(hù)板和消費(fèi)級(jí)保護(hù)板的區(qū)別?
保護(hù)板的功能實(shí)現(xiàn)依賴于嚴(yán)密的參數(shù)設(shè)定。例如,過(guò)充保護(hù)的電壓閾值需根據(jù)電池類型精細(xì)調(diào)整——磷酸鐵鋰電池的過(guò)充點(diǎn)為3.65V,過(guò)放點(diǎn)為2.0V,與三元鋰體系有明顯區(qū)別。過(guò)流保護(hù)則需結(jié)合設(shè)備負(fù)載特性,例如電動(dòng)工具的電機(jī)啟動(dòng)電流可能是額定值的3倍,保護(hù)板需設(shè)置延時(shí)判斷機(jī)制(如10ms~2s),既防止誤觸發(fā)又確保及時(shí)斷電。此外,高質(zhì)量保護(hù)板的內(nèi)阻通??刂圃?0mΩ以下,以減少能量損耗,而工業(yè)級(jí)產(chǎn)品還需耐受極端溫度與振動(dòng)環(huán)境,例如車載電池保護(hù)板需滿足-40℃至85℃的工作范圍。在選型時(shí),用戶需綜合考慮電池組規(guī)格與應(yīng)用場(chǎng)景。單節(jié)3.7V的藍(lán)牙耳機(jī)電池只需基礎(chǔ)保護(hù)功能,而7串24V的電動(dòng)自行車電池組則要求支持多節(jié)均衡與高持續(xù)電流(如30A)。主動(dòng)均衡方案雖能提升電池組容量利用率,但成本較高,多見(jiàn)于儲(chǔ)能系統(tǒng);消費(fèi)電子則多采用成本更低的被動(dòng)均衡。品牌選擇上,精工、德州儀器等廠商的芯片因高精度和穩(wěn)定性備受青睞,而劣質(zhì)保護(hù)板可能因電壓檢測(cè)偏差或MOS管耐壓不足導(dǎo)致保護(hù)失效,引發(fā)安全隱患。
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。控制芯片如同“大腦”,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(mén)”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。當(dāng)電池放電時(shí),如果電壓低于設(shè)定的安全范圍,BMS系統(tǒng)保護(hù)板會(huì)及時(shí)斷開(kāi)放電電路,防止電池過(guò)放。
消費(fèi)電子領(lǐng)域:如手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、移動(dòng)電源等,鋰電池保護(hù)板能夠確保這些設(shè)備中的鋰電池安全充放電,延長(zhǎng)電池使用壽命,維護(hù)用戶使用安全。電動(dòng)交通工具領(lǐng)域:包括電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)汽車等,由于這些設(shè)備對(duì)電池的容量和功率要求較高,使用鋰電池保護(hù)板可以保護(hù)電池組,提高電池系統(tǒng)的可靠性和安全性,同時(shí)還能對(duì)電池組的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理,提升車輛的性能和續(xù)航能力。儲(chǔ)能領(lǐng)域:在太陽(yáng)能儲(chǔ)能系統(tǒng)、風(fēng)能儲(chǔ)能系統(tǒng)以及家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)等中,鋰電池保護(hù)板可以保護(hù)儲(chǔ)能電池組的安全,防止電池在充放電過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)充、過(guò)放等問(wèn)題,確保儲(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,提高能源利用效率。在選擇和使用鋰電池保護(hù)板時(shí),需要根據(jù)鋰電池的類型、容量、電壓以及應(yīng)用場(chǎng)景等因素進(jìn)行綜合考慮,以確保保護(hù)板能夠與電池組良好匹配,發(fā)揮保護(hù)作用,保證鋰電池的安全和性能。具備電路知識(shí)和工具可嘗試,但存在短路風(fēng)險(xiǎn),建議由專業(yè)人員更換。機(jī)電鋰電池保護(hù)板管理系統(tǒng)方案開(kāi)發(fā)
手機(jī)、電動(dòng)車、充電寶、無(wú)人機(jī)、儲(chǔ)能電源等所有鋰電池設(shè)備,否則存在安全隱患。電動(dòng)自行車鋰電池保護(hù)板軟件設(shè)計(jì)
工業(yè)設(shè)備應(yīng)用(如AGV機(jī)器人、醫(yī)療設(shè)備)則對(duì)鋰電池保護(hù)板的可靠性與環(huán)境適應(yīng)性提出更高要求。工業(yè)級(jí)BMS選用耐壓100V以上的MOSFET和鉭電容,在-40℃~85℃寬溫域內(nèi)穩(wěn)定工作,PCBA板噴涂三防漆以抵御粉塵、濕氣侵蝕。醫(yī)療設(shè)備電池需符合IEC60601標(biāo)準(zhǔn),保護(hù)板漏電流在10μA以下,并通過(guò)隔離電路杜絕患者觸電。礦用設(shè)備更結(jié)合防爆外殼與保護(hù)板聯(lián)動(dòng)機(jī)制,在檢測(cè)到短路時(shí)優(yōu)先切斷外部負(fù)載而非電池內(nèi)部回路,避免電火花引發(fā)瓦斯危險(xiǎn)。這類場(chǎng)景中,BMS上電自檢功能成為標(biāo)配,可自動(dòng)診斷MOS管通斷狀態(tài),以防隱性故障積累。深圳智慧動(dòng)鋰電子股份有限公司是從事鋰電池保護(hù)管理系統(tǒng)(BMS)的技術(shù)開(kāi)發(fā)及鋰電池集成電路通路商的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。 電動(dòng)自行車鋰電池保護(hù)板軟件設(shè)計(jì)