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前言:小編我不是做BMS的。
說到锂離子電池,一般做硬體的人,都應該想到一下幾個部分:
電芯,電量計,電池保護闆,電池充電電路。
For example,電池參數:
電芯:
根據锂離子電池所用電解質材料不同,锂離子電池可以分為液态锂離子電池(li thiumion battery,簡稱為LIB)和聚合物锂離子電池(polymer li thiumion battery,簡稱為LIP)兩大類。
記住:锂離子電池沒有記憶效應(如鎳镉電池,長期不徹底充電、放電,易在電池内留下痕迹,降低電池容量的現象)
即cell,有單芯,雙芯,3芯,4芯。
每種材料的電芯能量密度不一樣,便會造成同樣wh的電池,大小不一緻。
例如:聚合物電池,結構在預留電池空間的時候,需要粗略計算出可達到的電池容量,就是根據能量密度來計算的。
電量計:
又稱庫侖計,有專用的IC,可以顯示剩餘容量,滿充容量,百分比容量,電壓,電流,溫度等。
在電池的正極或者負極串入一個電流檢測電阻,一旦有電流流入或者流出電池時,就會在電阻的兩端産生電壓Vsense,通過檢測Vsense就可以計算出流過電池的電流。該電流與時間做積分就是變化的電量,是以其可以精确跟蹤電池的電量變化,精度可達1%。
影響電量計的因素衆多:電芯類型,溫度,負載,采樣精度,老化等等。
庫侖計一般都存在電池初次預估誤差大的問題,且電流電阻的精度直接影響了電量的精度。這時候一般的做法是,做幾個充放電循環,可以校準。
一般電池出廠前,必須有一個“learning”過程,即電池進行一次完整的充放電,電量計在此過程中記錄下充放電曲線即其相關資料,存放在内部寄存器中,沒一次完整的深度充放電過程,它就會自己學習一次,重新記錄參數校準,避免了電池老化等其他因素造成的電池容量偏差不準确。
電池保護闆:
檢測過壓、欠壓、過流、短路、過溫狀态,保護并延長電池使用壽命;
來個小插曲:小編那時候在調試充電IC的時候,就遇到過8.4V的锂電池直接冒煙了,原因是充電IC壞了,導緻後端電壓達到12V,而剛好此電池沒自帶保護闆,令人痛心的是,還不止一塊冒煙,真的是冒着生命危險在debug呀。(那時候還是在周日,公司就我一個)
所有的锂電池爆炸都是由于短路引起的電池發熱造成的,而引起短路的原因又有過充、過放、正負極直接對接,電解質洩漏等。是以,在锂電池設計中,可從以下幾點着手:
1、禁止電池過充到4.2V以上;
2、禁止電池過放到2.75V以下;
3、在金屬外殼上裝上防爆閥;
4、工藝過程中防短路。
充滿電後,請斷開電池。絕不允許電池在滿充電壓下(如4.20V下)停留超過幾個小時,不然的話會有爆炸的危險。
一般硬體電路的措施是關掉充電IC的使能,或關掉給電池充電通路的Pmos,當然保護闆會先觸發動作。
充電電路:
锂電池盡量避免電池電量完全放放再充電,如我們手機,盡量在提示低于20%時候,即可以充電。
充電分三個階段:預充、恒流充電、恒壓充電。
充電電流在0.1C-0.2C之間時,我們稱為慢速充電。充電電流大于0.2C,小于0.8C則是快速充電。而當充電電流大于0.8C時,我們稱之為超高速充電。