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。
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。
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
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 |