数码之家
标题: 讨论一下两串锂电池保护方案 [打印本页]
作者: 闻太师 时间: 2024-8-22 16:03
标题: 讨论一下两串锂电池保护方案
本帖最后由 闻太师 于 2024-8-29 09:15 编辑
锂电池这东西娇气，伺候不好容易起火，所以从DIY要用到锂电池那一刻起，就格外关注其保护电路。以往DIY都用单节锂电池，随着需求的变化偶尔需要用到两串锂电池。看了一下两串锂电池保护方案后若有所思，遂在此写出来跟大家讨论一下。
先从单节锂电池保护方案说起。典型单节锂电池保护方案如图1所示。
[attach]2185292[/attach]
保护IC实时检测电池电压和电流，一旦电压/电流异常，立即关闭相应的MOS管。具体说来就是，检测到电池过压，或充电电流超值，关闭M2；检测到电池欠压，或放电电流超值/短路，关闭M1。待异常条件解除后再打开相应MOS管。从而起到对电池的保护作用。
图中只画出了一对MOS管，实际上如果大容量/大电流电池，很可能是多对MOS管并联在一起以减小导通电阻。
典型两串锂电池保护方案如图2所示。
[attach]2185293[/attach]
跟单节锂电池保护方案差不多，区别在于同时检测两节电池，任何一节电池出现异常便关闭MOS管。因为电池是串联的，只要有一节异常，两节电池整体与外部电路断开。同样，如果大容量/大电流电池，很可能是多对MOS管并联在一起。
两节电池的容量、内阻不可能做到完全一样，因此使用的时候电压必然或多或少有差异。因为是串联，充电电流相同，所以必然有一节先充满另一节还没满。为了解决这一问题，充电电路通常带有均衡电路，典型接法如图3所示
[attach]2185294[/attach]
均衡电路有集成在充电IC里的，也有外置的，其原理大同小异。原理大致如下：
当两节电池电压都不太高的时候，正常充电，均衡电路关闭。
当某一节电池电压达到均衡阈值（比如4.1V）时，对应该节电池的均衡电路开启，分流该节电池一部分电流。这样这节电池充电电流变小了，电压上升也慢了。而另一节充电电流不变，电压上升速度也不变。等两节电池电压都达到均衡阈值，均衡电路关闭。因为此时差不多要充满了，正常充电基本上能同时充满。
上述方案有个问题，如果均衡电路故障，或者PB+与PBm短路，保护电路不起作用。这个问题对于生产电池的厂商问题不大，毕竟电芯和保护电路、充电电路有可能是密封在一个外壳里，故障概率不高。可对爱好者DIY来说，问题就大了点。首先没有合适密封的外壳，其次调试/使用的时候也难免出现短路。
如果每颗电芯单独使用一组单节锂电池保护电路，就可以避免上述问题。
这里比较一下两种方案的优缺点。
1. 每颗电芯单独使用一组单节电池保护电路：需要使用两颗保护IC和两对MOS管，使用的元件多（大电流的情况下使用的MOS管更多），电路复杂，成本高。同时因为MOS管有导通电阻，总体损耗也比较大。但是可靠性高。
2. 两颗电芯共用一组两串电池保护电路：只需要使用1颗保护IC和一对MOS管，使用的元件少（大电流情况下节省的MOS管数量更多），电路简单，成本低。同时因为少串联了一组MOS管，MOS管上的损耗少了一半。但是可靠性差一些。
综合以上，本人认为对DIY来说，每颗电芯单独使用一组单节电池保护电路更合适，毕竟可靠性高，一组保护电路也没多少钱。当然我说的不一定对，还请大家指正补充。希望大家踊跃讨论，畅所欲言，回帖赠家元。
帖子本来就是讨论一下一电一保和两串一保的区别，比较一下怎么玩更安全。万万没想到那么多人非拿劣质电池说事儿，这不是抬杠吗？！再次强调一下，本帖子只讨论保护方案，不讨论劣质电池。
补充内容 (2024-8-29 21:52):
发帖忘看黄历粘上了狗皮膏药，惹不起躲得起
作者: icespirit 时间: 2024-8-22 16:26
很有幸我最近也在关注这个问题，于是借楼得瑟几句，楼主说的都没错，但是楼主忽略了一个问题就是锂电池的内阻问题，换句话说理想的锂电池正如楼主描述的那样，只要监控电压、电流即可，但是实际锂电在使用中会出现，随着使用年限的增加，内阻会出现变化，故很多人会特意追求同一批次电芯或者测量内阻后再组装到一起，这些方法都没错，但是还是无法保证在使用过程中内阻出现差异化这一现象。
美国TI公司引入了一个电量计概念，即单颗电芯内充进多少电量和放出多少电量保持一致即可，因为日常锂电在使用中都是间歇性放电，一次性充电。故TI设计了BQ系列专用锂电管理芯片，换句话说即使用了电量概念来管理充放电，从而避免了单纯监控电流、电压出现“电压虚高”这一问题。详见此贴
个人认为TI的方案就是芯片有些贵，对日常电子爱好者不是很友好，但是东西确实是好东西，引入了真正的所谓BMS概念
作者: 闻太师 时间: 2024-8-22 16:33
这是个问题，解决不好最多就是某一节电池表面充满了，断开充电器电压又降下来了。
我更加关注安全问题，性能可以差点，但绝不能起火爆炸。虽说国际大厂也不能保证完全避免，但还是要尽力争取。
作者: aygcmy 时间: 2024-8-22 16:37
电动汽车都是很多电池串并联的，他们的电池是采用什么方法保护电池的？有业内人士吗？给科普一下
作者: 闻太师 时间: 2024-8-22 16:45
这涉及到电池/电动汽车厂商的核心技术，论坛里有人熟悉的可能性不大。
作者: icespirit 时间: 2024-8-22 16:46
这是一个大问题，现实遇到的问题就是，锂电池还未充多长时间，充电指示灯就提示充满了，而负载一接入就掉电的厉害，甚至不能使用，特别是一些负载功率大的锂电供电项目。
和铅酸电池一样，锂电池也同样存在“虚电”这一电池类固有现象
作者: majiwu1234 时间: 2024-8-22 17:10
锂电池没有记忆效应，这是谁说的，这个是真的吗？肯定是假的，因为没有深入研究锂电池的特性。
作者: 邪恶海盗 时间: 2024-8-22 17:13
这么牛屁???
-----------------
作者: 闻太师 时间: 2024-8-22 17:23
你说的没错，不过我暂时更关心安全相关的问题
作者: liding 时间: 2024-8-22 18:56
一定要引起重视！！！
作者: kkdkj 时间: 2024-8-22 23:08
歡迎探討，运行深入研究
作者: 2n3055 时间: 2024-8-23 13:02
一个电池组，电池串联数量越多，不均衡的可能性就越大。组电池组之前，电池是要配组的，容量、内阻一致的才能去组合，这就先从根本上把电池不均衡的概率降到最低。但是，所有的电池不可能100%一模一样，总会有那么一些微小的差异，这些差异造成的影响，可以通过减少电池充放电量来进一步避免（一般全新蓄电池的实际容量，会比标称容量大一点点）。再进一步，就是靠电池管理电路，发现那些有问题的电池了。总之，电池组把第一步做好，剩余两步都是小事，如果电池不好，再怎么管理都无济于事。
作者: 闻太师 时间: 2024-8-23 17:28
反对的人一定是这方面的高手，坐等高手现身。
[attach]2186141[/attach]
作者: wine5 时间: 2024-8-25 10:43
分析的很有道理，赞同楼主的说法
作者: csp_csp 时间: 2024-8-26 08:21
本帖最后由 csp_csp 于 2024-8-26 08:26 编辑
网上得到的这个保护电路非常不错，可以根据电池电压进行调整，保护能力超强，电池也不会过压，还可以制作一个电路让所有电池全部充满后自动关断电源，我就是用ATX电源改可调后再这个电路给电池充电，加了自动关断电源电路后非常省心，也不存在什么过充的隐患。
作者: wlhcq 时间: 2024-8-26 09:30
电池组的串并联都需要匹配，最好使用电池厂家匹配好的电池组。电池组的保护一般采用专用芯片，降低电池的损坏概率。
作者: 闻太师 时间: 2024-8-26 09:33
前几天刚好有网友分享了这个电路，IP2326集成了均衡功能，打算做个2s充电板子。
作者: 闻太师 时间: 2024-8-26 09:35
你的ID很眼熟，好像在别的论坛见过
作者: m6sp 时间: 2024-8-26 23:51
电车的 不是有主动和被动均衡嘛
作者: m6sp 时间: 2024-8-26 23:56
其实就是这样的。。。。刚装机器的内阻比如说一样，然后正常使用，达到一定的运行时长，内阻的数据就会开始有差距。。这个东西就像三极管一样，世界上没有2个三级管是完全一致的。然后电源管理 就开始无非就是均衡 均衡再均衡，直到 某个单体 内助实在是太大了，以至于影响到整体的使用了。然后就会罢工的方式通知主任跟换掉它！！然而。。电池这个东西真的很无奈。。。往往 换上去的不管是优秀还是劣质，总会继续影响整体的电池。。。所以，有的人受不了这点，宁愿把整体全部由旧换新换掉它，比如我：电车三元里不行了，直接整体全部换掉，现在车就跟新的时候一样耐用了。
作者: csp_csp 时间: 2024-8-27 07:30
哈哈！我在好多论坛都有注册，只是现在一般都在这里混！
作者: lgdhyq 时间: 2024-8-27 08:48
太师果然细致
两种方法各有长短，各取所需，实际使用中并无显区别
作者: 闻太师 时间: 2024-8-27 08:50
是不是经常去石广坛？
作者: 飞菜鸟 时间: 2024-8-27 10:49
那么你有实际遇到过这种情况的影响吗？
我是实际上体验过镍氢电池的记忆效应造成的影响。几年前，我用镍氢组了一组用于摩托车启动的电池，由于摩托车启动之后就会对电池充电，所以这组电池算是浅放浅充的状态。刚开始用的那两三个月还是很好用的，但是不到一年，这组电池就报废了，比铅酸还差。镍氢如果是深放深充的情况下，寿命绝对是比铅酸长得多的，但是用在摩托车启动的情况下，它的记忆效应就会令它提前报废。后来，我又组了一组用磷酸铁锂的电池（二手的）用在这里，用了三、四年都没问题。只是保护板电流不够大，经常过载保护，所以最后我又组了一组无保护板的磷酸铁锂（还是二手的），一直用到现在，也有两三年了，还是刚刚的。所以我觉得磷酸铁锂没有记忆效应，就算有也是不影响使用，可忽略的那种。
作者: csp_csp 时间: 2024-8-27 18:45
这个没去啊
作者: wanwenhao1 时间: 2024-8-27 18:49
楼主的电路图有问题吧，感觉应该如下图才对。
[attach]2188478[/attach]
作者: 闻太师 时间: 2024-8-27 19:37
你确定不是开玩笑？
这样接过充还能保护吗？
作者: wanwenhao1 时间: 2024-8-27 19:46
均衡电路跟电池等电位，如果电池过充，均衡电路两端的电压一样会上升，且能不保护。
作者: 闻太师 时间: 2024-8-27 19:48
建议你好好想想，想好了咱们再讨论，ok?
作者: hnztn 时间: 2024-8-28 06:50
csp_csp 发表于 2024-8-26 08:21
网上得到的这个保护电路非常不错，可以根据电池电压进行调整，保护能力超强，电池也不会过压，还可以制作一 ...
你这个就是满电被动均衡呀。我现在一般用主动均衡板。
作者: majiwu1234 时间: 2024-8-28 08:17
谢谢大神指教，我相信你说的，你是亲自实践出真理；还请教一下，我的摩托车是12V的铅酸电池，是不是可以直接改成三节18650电池串联后使用，如果需求电流大，可以搞十五节，搞成三串五并。
作者: 飞菜鸟 时间: 2024-8-28 09:58
建议还是用磷酸铁锂四串吧，至于用多少并得看你的车的电池位能放得下多大的电池再定。我的摩托车是老款五羊本田100，只能放得下4AH的铅酸电池，所以我用18650只能做6并4串的。而且我这个18650标称1500mAh，我实测是1100mAh左右，已经算是淘汰的了，但用在这里还是比铅酸要好用得多。每天都开的车，不加保护板也没问题，只是要特别注意在车没启动的情况下，不能长时间打开大灯，以免造成电池过放。
作者: wanwenhao1 时间: 2024-8-28 16:36
你不觉得15楼的图就是我画的那样接的吗？
你的图，如果电池充满电后，保护板截止了，充电电源会还能经过均衡电路继续放电，难道这样可以？
作者: 闻太师 时间: 2024-8-28 16:49
本帖最后由 闻太师 于 2024-8-28 16:54 编辑
谁告诉你均衡电路一定是15楼的形式了？
我一楼已经说的很清楚了：等两节电池电压都达到均衡阈值，均衡电路关闭。
照你的画法还要保护板有啥用？
如果你继续坚持你的想法我无话可说了。
作者: Google Earth 时间: 2024-8-29 08:37
就像楼上的坛友说的，电池的质量不好，乱七八糟的电池组合在一块，再NB的电池管理也白搭
作者: 闻太师 时间: 2024-8-29 09:10
全新原装品牌电池，质量不好也不至于太差吧。
锂电池这东西本来脾气就不好，三星、特斯拉这样的跨国巨头绞尽脑汁都做不到万无一失。
可偏偏有很多网友买二手电池diy，本人非常不理解这种行为。太便宜的二手电池本人是真的不敢用，要是便宜的不多还不如买新的。
这个帖子本来就是讨论一下一电一保和两串一保的区别，比较一下怎么玩更安全。万万没想到那么多人非拿劣质电池说事儿，这不是抬杠吗？！
作者: Google Earth 时间: 2024-8-29 09:28
有些人是锂电池不用保护板，电池还是来路不明品牌不一
作者: 闻太师 时间: 2024-8-29 09:36
我还见过不用充电电路，直接把手机充电头怼电池上的。告诉他这样有问题，结果人家说“这样用好多年了，从来没出过问题”。。。
作者: 烟云45630 时间: 2024-8-29 10:12
闻太师 发表于 2024-8-29 09:36
我还见过不用充电电路，直接把手机充电头怼电池上的。告诉他这样有问题，结果人家说“这样用好多年了，从 ...
没毛病，手机充电器相当于4056,手机电池内自带保护模块，和锂电充电小板的区别在于4056有三段充电，手机充电器没有三段
作者: 闻太师 时间: 2024-8-29 10:16
又一个大牛，对你的佩服犹如滔滔江水，连绵不绝；又如黄河泛滥，一发不可收。。。
作者: 烟云45630 时间: 2024-8-29 10:23
闻太师 发表于 2024-8-29 10:16
又一个大牛，对你的佩服犹如滔滔江水，连绵不绝；又如黄河泛滥，一发不可收。。。 ...
充电器是5伏多，4056是4.2伏，手机电池内带DW01+8205a.电压充到设定值8205a，mos管就会断开，这和充满电自动断电没有多大区别，如果充满电不断电，DW01就没用了
作者: 闻太师 时间: 2024-8-29 10:29
心服口服外加佩服
作者: wanwenhao1 时间: 2024-8-29 20:30
你顶楼画的方框图，均衡板与保护板为两个独立的单元，没有表达出“等两节电池电压都达到均衡阈值，均衡电路关闭”这个重要的逻辑关系。画方框图，这样的逻辑关系一定要表达出来，否则只能说你画的图没有能表达你说的意思。
既然你回帖，“谁告诉你均衡电路一定是15楼的形式了”，言外之意，15楼的均衡电路也只是其中的一种，可能没有你画图的那种好。而你在27楼对我的回帖却说，“你确定不是开玩笑？这样接过充还能保护吗？”，其意思完全否定了15楼的那种线接法的正确性，这不自相矛盾吗！有点不理解。
作者: wanwenhao1 时间: 2024-8-29 20:32
既然你开贴说过，“……希望大家踊跃讨论，畅所欲言……”，那就要允许大家发言，你认为不对的地方，你可发表不同的看法与网友们讨论，而不是像本回贴一样居高临下地，向祖师爷一样讥讽参与讨论的网友者。此话一出，似乎你不是在邀请大家讨论，而是摆了一个讲坛给大家授教。
作者: 闻太师 时间: 2024-8-29 20:44
本帖最后由 闻太师 于 2024-8-29 20:52 编辑
我在数码之家从来没和别人争吵过，你是第一个，我希望也是最后一个。
抱歉，怪我发帖没看黄历。
说到祖师爷，我永远都不会，因为你不配。
抱歉，随便你再说什么，我不会再回你信息了，再见。
作者: wine5 时间: 2024-8-29 21:01
大家都是爱好者，水平有高有低，不懂说错了都很正常。可是水平不够就得谦虚点，明明自己不懂还要硬装，楼主已经善意提醒你想好了再说了，你还在那胡说八道。要我说，楼主已经很客气了，换成别人早怼你了。
“原创主”应该是有一定水平的，可我真没法恭维你。
作者: wine5 时间: 2024-8-29 21:04
你根本就不是在讨论，而是明明不懂还非要硬装。请原谅我说话直不会拐弯。如果你不爱听只当我没说。
作者: wine5 时间: 2024-8-29 21:27
这人要么是不懂装懂，要么是故意找茬砸场子，像块狗皮膏药似的，从一开始就不该不搭理他，支持楼主。
作者: 南飞 时间: 2024-9-2 20:32
aygcmy 发表于 2024-8-22 16:37
电动汽车都是很多电池串并联的，他们的电池是采用什么方法保护电池的？有业内人士吗？给科普一下 ...
猜测，电动汽车电池管理系统不光是引入库伦计，可能还引入不同温度下电池容量，多少次循环容量衰减多少，高速低速(放电电流大与小)情况下的容量……等等问题。
作者: tytnii 时间: 2024-9-2 22:04
好人难当
| 欢迎光临 数码之家 (https://www.mydigit.cn/) |
Powered by Discuz! X3.4 |