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PACE 多串数智能动力锂电池保护板
 

 

 

 

随着新能源产业快速发展,动力锂电池广泛应用于基站储能、UPS、电动汽车,以及电动 工具、自行车、电摩等多个领域。相对于铅酸、镍氢镍镉电池而言,锂电池具有不可替代的 优势。其无记忆效应、自放电小(不到镍氢电池的 1/20)、循环次数多(铅酸一般 400 次,而 铁锂可达 2000 次),使用寿命长;可高倍率充放电,充电快,大电流工作时能平稳放电;重 量轻、体积小,能量密度约为铅酸电池的 6 倍,单体工作电压约等于 3 只镍镉或镍氢电池的 串联电压;绿色环保,不含铅、镉、汞等重金属。

实际应用中锂电池组必须配备专用保护板电路,以确保电池安全性及电池容量、使用寿 命等。沛城电子设计的多串智能保护板采用高精度的锂电保护模拟前端 AFE 芯片和超低功耗 MCU 等实现完备的保护,包括过充、过放、过流、短路、过温保护,还具备灵活的电池平衡、精确的电量计量、串口通信等功能。整个方案精度高,功耗低,工作电流大,平衡功能灵活, 性价比高,可靠性稳定,参数指标可根据实际需求灵活设置,专业配套于各类大容量动力锂 电池组。

其主要特点如下:

1. 生产备料方便 同一方案适应不同的电芯特性,物料备料上只需要备同一种物料,就可以满足,同时

也适应不同的过流保护,只需要软件配置一下;而硬件板需要根据不同的电芯选择不同的保护点的芯片,过充与过放点,再有电流,这样的组合就比较多,对于生产一定

量的保护板,就会产生呆料,增加库存。

2. 电芯平衡功能 灵活的电池平衡功能可实现各串电芯间的容量均衡,从而提高了实际满充容量,避免

了容量较小电芯充电少而放电深的不利情形,通常可以让电池组的寿命提高 30%以上。

在设计时,可脉宽调制方式分组打开均衡电路避免 PCBA 局部温升过高;此外就是平 衡可以在充电过程平衡也可在放电过程中平衡,更可根据需要在平衡做预平衡,保证

平衡是真实有效,在充电完成时已达到平衡,而不需要长期挂着充电器,硬件板在这 方面只是摆设,充满电是没能真正达到平衡。

 

3. 电池充满保证


由于在平衡时,软件板可以随时关断平衡,按需要启动,这就保证了在充电结束时, 即移除充电器时,关断平衡功能,保存所有已充电量,而硬件板只能固定打开一个缺口,充电结束时,只要电压高于设定的平衡电压点,就会一直在平衡,把电白白放掉。

4. 灵活的多级过流保护 对于超出额定电流情况,可根据客户要求灵活设置多级过流保护,对不同工况下设定

不同的保护动作时间来满足实际的需求且保护产品不损坏,对应如电摩启动、加速、

爬长坡、陡坡等短时间大电流放电。而硬件方案一般只有固定保护,且保护延迟时间为固定值不可灵活设置,还不能设置秒级的延迟时间,对采样电阻的选用也有严格要

求。

5. 最低放电电压保证 采用沛城的智能保护板的电池包,可以各串间均衡的放电到指定的电压,可以让电动

车控制板系统有充分的做低电量时的处理,而硬件板会提前保护,突然关断输出,电

动车控制板系统来不及反应,用户使用起来觉得是故障。

6. 短路延时时间可控 在电池包输出出现异常短路时,可及时关断输出,而对刚接入系统时,需要满足超大

电流的需求,智能板可以根据实际情况调节保护动作时间,精确到 uS 级别,使之达到 理想的平衡,而硬件板会出现要么误保护,要求容易出现烧板的严重问题。


7. 附加指定的功能:


可增加带电池电量检测输出及异常报告,SOC 精度高;带串口通信功能。纯硬件方案 做电池电量报告、串口通信等功能时,需要额外配置一颗 MCU,从而提高了整体成本。而智能保护板方案本身就有主控 MCU,可以包含电量、通信等功能,能实现剩余电量百分比显示、充放电次数、故障报告、异常报告(过流过温短路次数等),方便对产 品的使用过程跟踪。

8. 检测高精度高 高精度的单节电压检测,确保电池过充、过放、过温、均衡等电路的精确动作。锂电

芯充到电压高于 4.2V 后继续充电会造成过充,电池容量产生永久性的下降,电芯鼓壳 甚至爆炸;锂电芯放电时也要有电压下限,过放会造成电芯内部材料被破坏,电池容

量也会产生永久性的下降。因此,相对于其它方案 50mV 电压精度而言,沛城方案的

10mV 级别精度更能可靠保证电池组的安全性和高容量及长寿命。


下表所 13 带电量锂电池保格参数

序号

指标项目

规格参数

1

过充保护

单体过充检测电压

4.150V±20mV

过充检测延时时间

1.5S±0.5S

单体过充解除电压

4.120V±20mV

2

过放保护

单体过放检测电压

2.800V±20mV

过放检测延时时间

1.5S±0.5S

单体过放解除电压

2.830V±20mV

恢复条件

移除负载自动恢复

3

均衡

单节均衡电压

4.120V±20mV

均衡电流

50mA±5mA

4

充电电流

典型连续充电电流

5A

最大连续充电电流

7A

主机厂充电电流测试值

10A

5

连续放电电流

典型连续放电电流

15A

6

间歇放电保护

1 级间歇放保护

30A-40A

1 级间歇放时间

122.5S±2.5S

2 级间歇放保护点

40A-50A

2 级间歇放时间

111S

7

放电过流保护

过流检测电流

50A-120A

过流检测延迟时间

50mS±5mS

恢复条件

移除负载自动恢复

8

输出短路保护

检测状态

输出端短路

短路检测延迟时间

500μS±200μS

恢复条件

移除负载自动恢复

9

线路内阻

保护线路(含 MOSFET)

≤10mΩ

10

温度保护

放电 MOS 过温保护点

80±5℃

放电 MOS 过温解除点

65±5℃

电池电芯过温保护点

57±3℃

电池电芯过温解除点

50±3℃

11

消耗电流

保护板静态自耗电电流

≤600μA

单节 3.7V 耗电电流

≤30μA

12

电量指示

剩余电量 SOC 精度

5%

13

串口通信

RS-485

14

充放电接口

充放电分口

15

结构尺寸

137mm*104mm*15mm

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