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PACE 多串數智能動力鋰電池保護板
 

 

隨著新能源產業快速發展,動力鋰電池廣泛應用于基站儲能、UPS、電動汽車,以及電動 工具、自行車、電摩等多個領域。相對于鉛酸、鎳氫鎳鎘電池而言,鋰電池具有不可替代的 優勢。其無記憶效應、自放電小(不到鎳氫電池的 1/20)、循環次數多(鉛酸一般 400 次,而 鐵鋰可達 2000 次),使用壽命長;可高倍率充放電,充電快,大電流工作時能平穩放電;重 量輕、體積小,能量密度約為鉛酸電池的 6 倍,單體工作電壓約等于 3 只鎳鎘或鎳氫電池的 串聯電壓;綠色環保,不含鉛、鎘、汞等重金屬。

實際應用中鋰電池組必須配備專用保護板電路,以確保電池安全性及電池容量、使用壽 命等。沛城電子設計的多串智能保護板采用高精度的鋰電保護模擬前端 AFE 芯片和超低功耗 MCU 等實現完備的保護,包括過充、過放、過流、短路、過溫保護,還具備靈活的電池平衡、精確的電量計量、串口通信等功能。整個方案精度高,功耗低,工作電流大,平衡功能靈活, 性價比高,可靠性穩定,參數指標可根據實際需求靈活設置,專業配套于各類大容量動力鋰 電池組。


其主要特點如下:

1. 生產備料方便 同一方案適應不同的電芯特性,物料備料上只需要備同一種物料,就可以滿足,同時

也適應不同的過流保護,只需要軟件配置一下;而硬件板需要根據不同的電芯選擇不同的保護點的芯片,過充與過放點,再有電流,這樣的組合就比較多,對于生產一定

量的保護板,就會產生呆料,增加庫存。

2. 電芯平衡功能 靈活的電池平衡功能可實現各串電芯間的容量均衡,從而提高了實際滿充容量,避免

了容量較小電芯充電少而放電深的不利情形,通常可以讓電池組的壽命提高 30%以上。

在設計時,可脈寬調制方式分組打開均衡電路避免 PCBA 局部溫升過高;此外就是平 衡可以在充電過程平衡也可在放電過程中平衡,更可根據需要在平衡做預平衡,保證

平衡是真實有效,在充電完成時已達到平衡,而不需要長期掛著充電器,硬件板在這 方面只是擺設,充滿電是沒能真正達到平衡。

 

3. 電池充滿保證


由于在平衡時,軟件板可以隨時關斷平衡,按需要啟動,這就保證了在充電結束時, 即移除充電器時,關斷平衡功能,保存所有已充電量,而硬件板只能固定打開一個缺口,充電結束時,只要電壓高于設定的平衡電壓點,就會一直在平衡,把電白白放掉。

4. 靈活的多級過流保護 對于超出額定電流情況,可根據客戶要求靈活設置多級過流保護,對不同工況下設定

不同的保護動作時間來滿足實際的需求且保護產品不損壞,對應如電摩啟動、加速、

爬長坡、陡坡等短時間大電流放電。而硬件方案一般只有固定保護,且保護延遲時間為固定值不可靈活設置,還不能設置秒級的延遲時間,對采樣電阻的選用也有嚴格要

求。

5. 最低放電電壓保證 采用沛城的智能保護板的電池包,可以各串間均衡的放電到指定的電壓,可以讓電動

車控制板系統有充分的做低電量時的處理,而硬件板會提前保護,突然關斷輸出,電

動車控制板系統來不及反應,用戶使用起來覺得是故障。

6. 短路延時時間可控 在電池包輸出出現異常短路時,可及時關斷輸出,而對剛接入系統時,需要滿足超大

電流的需求,智能板可以根據實際情況調節保護動作時間,精確到 uS 級別,使之達到 理想的平衡,而硬件板會出現要么誤保護,要求容易出現燒板的嚴重問題。


7. 附加指定的功能:


可增加帶電池電量檢測輸出及異常報告,SOC 精度高;帶串口通信功能。純硬件方案 做電池電量報告、串口通信等功能時,需要額外配置一顆 MCU,從而提高了整體成本。而智能保護板方案本身就有主控 MCU,可以包含電量、通信等功能,能實現剩余電量百分比顯示、充放電次數、故障報告、異常報告(過流過溫短路次數等),方便對產 品的使用過程跟蹤。

8. 檢測高精度高 高精度的單節電壓檢測,確保電池過充、過放、過溫、均衡等電路的精確動作。鋰電

芯充到電壓高于 4.2V 后繼續充電會造成過充,電池容量產生永久性的下降,電芯鼓殼 甚至爆炸;鋰電芯放電時也要有電壓下限,過放會造成電芯內部材料被破壞,電池容

量也會產生永久性的下降。因此,相對于其它方案 50mV 電壓精度而言,沛城方案的

10mV 級別精度更能可靠保證電池組的安全性和高容量及長壽命。


下表所 13 帶電量鋰電池保格參數

序號

指標項目

規格參數

1

過充保護

單體過充檢測電壓

4.150V±20mV

過充檢測延時時間

1.5S±0.5S

單體過充解除電壓

4.120V±20mV

2

過放保護

單體過放檢測電壓

2.800V±20mV

過放檢測延時時間

1.5S±0.5S

單體過放解除電壓

2.830V±20mV

恢復條件

移除負載自動恢復

3

均衡

單節均衡電壓

4.120V±20mV

均衡電流

50mA±5mA

4

充電電流

典型連續充電電流

5A

最大連續充電電流

7A

主機廠充電電流測試值

10A

5

連續放電電流

典型連續放電電流

15A

6

間歇放電保護

1 級間歇放保護

30A-40A

1 級間歇放時間

122.5S±2.5S

2 級間歇放保護點

40A-50A

2 級間歇放時間

111S

7

放電過流保護

過流檢測電流

50A-120A

過流檢測延遲時間

50mS±5mS

恢復條件

移除負載自動恢復

8

輸出短路保護

檢測狀態

輸出端短路

短路檢測延遲時間

500μS±200μS

恢復條件

移除負載自動恢復

9

線路內阻

保護線路(含 MOSFET)

≤10mΩ

10

溫度保護

放電 MOS 過溫保護點

80±5℃

放電 MOS 過溫解除點

65±5℃

電池電芯過溫保護點

57±3℃

電池電芯過溫解除點

50±3℃

11

消耗電流

保護板靜態自耗電電流

≤600μA

單節 3.7V 耗電電流

≤30μA

12

電量指示

剩余電量 SOC 精度

5%

13

串口通信

RS-485

14

充放電接口

充放電分口

15

結構尺寸

137mm*104mm*15mm

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