1、電池的基本知識(shí),電芯的常識(shí) 鋰離子電池保護(hù)電路分析 電芯的檢測 電池的技術(shù)參數(shù) 電池線路板的解析 電池的其它組件 一些常見電路問題的解析,電芯的常識(shí),鎳氫 1.16-1.4V, n(1.28+/-0.12V) 內(nèi)阻25m 鋰電 3.65-3.95V, n(3.8+/-0.15V) 內(nèi)阻70m 特殊電壓要求 具體型號(hào)有: 9A9, 939, 620, C630, 820, R768等,其電芯電壓要求在3.95-4.00V之間,是為了滿足恒壓點(diǎn)測試。穩(wěn)壓點(diǎn)電壓太高會(huì)造成手機(jī)在充電時(shí),手機(jī)顯示電量滿格閃爍報(bào)警等現(xiàn)象. 電芯厚度尺寸 對(duì)某些電芯需進(jìn)行厚度測試,一般按電池內(nèi)部空間決定，我們使用電芯厚度測

2、試夾具進(jìn)行。 鋁殼,A代表鋁殼; 鋼殼,S代表鋼殼. 鋁殼: 輕,強(qiáng)度低,外殼為正極; 鋼殼: 重,強(qiáng)度高,外殼為負(fù)極. 電芯正極材料: 有石墨,焦炭的(內(nèi)阻略大). 按外形分: 扁平長方形; 圓弧形; 長方形及扣式. 鋰電池的型號(hào)中的6位數(shù)字,前兩位為高度尺寸,中間兩位為寬度尺寸(mm),例如BYD的063048AR電芯,其高為6mm,寬度為29.9mm長度為48mm,A表示鋁殼,R表示圓弧形.型號(hào)有四位數(shù)字表示其: 前兩位為直徑,后兩位為帶一位小數(shù)點(diǎn)高度尺寸.例如: LIR0225它的直徑為20mm 高度為2.5mm,鋰離子電池,鋰離子電池是以鋰離子的儲(chǔ)存與釋放作為電能轉(zhuǎn)換介質(zhì);是電能與化

3、學(xué)能之間轉(zhuǎn)換,現(xiàn)目前應(yīng)用最廣泛的是鋰離子電池.現(xiàn)著重介紹一下鋰鋰離子電池的一些特征： A. 其標(biāo)稱電壓為 3.6V, 內(nèi)阻70m同體積的容量比鎳氫高1至2倍,體積是鎳鎘的40-50%, 鎳氫的20-30% B. 高電壓一個(gè)鋰離子電池單體的工作電壓為3.7V(平均值), 相當(dāng)于三個(gè)串聯(lián)的鎳鎘或鎳氫電池. C. 無污染鋰離子電池不含有諸如鎘,鉛,汞之類的有害金屬物質(zhì). D. 鋰離子電池不含金屬鋰(禁止在客機(jī)攜帶鋰電池等規(guī)定的限制). E.循環(huán)壽命高在正常條件下,鋰離子電池的充放電周期可超過300次 F. 無記憶效應(yīng)記憶效應(yīng)是指鎳鎘電池在充放電循環(huán)過程中, 電池的容量減少的現(xiàn)象. 鋰離子電池不存在這

4、種效應(yīng)無需放電容量較高;循環(huán)次數(shù)長;自放電率低;儲(chǔ)存時(shí)間長(大約為1至2年,但存放時(shí)間過久電芯內(nèi)阻會(huì)增大,容量也會(huì)相應(yīng)降低); G. 快速充電使用額定電壓為4.2V 的恒流恒壓充電器可以使鋰離子電池在一至兩個(gè)小時(shí)內(nèi)得到滿充.放電穩(wěn)定(呈現(xiàn)平滑線);重量輕;體積小及無公害等.,鎳氫電池,鎳氫電池以氫氧化鎳為正極,以能夠自由吸收釋放氫氣的儲(chǔ)氫金屬合金為負(fù)極. 特征: A. 綠色能源鎳氫電池不含鎘汞,是環(huán)保型化學(xué)能源. B.與鎳鎘電池的相似性與鎳鎘電池有著相近的放電特性. C.鎳氫電池有著近兩倍于鎳鎘電池的能量密度D. 500個(gè)充放電周期.標(biāo)稱電壓為 1.2V, 內(nèi)阻25m,鋰離子電池保護(hù)電路原理圖

5、,鋰離子電池保護(hù)電路原理分析,如上圖所示，該保護(hù)回路由兩個(gè)MOSFET(V1、V2)和一個(gè)控制IC（N1)外加一些阻容元件構(gòu)成?？刂艻C負(fù)責(zé)監(jiān)測電池電壓與回路電流，并控制兩個(gè)MOSTFET的柵極，MOSTFET在電路中起開關(guān)作用，分別控制著充電回路與放電回路的導(dǎo)通與關(guān)斷，C3為延時(shí)電容，該電路具有過充電保護(hù)、過放電保護(hù)、過電流保護(hù)與短路保護(hù)功能，其工作原理分析如下： 1、正常狀態(tài) 在正常狀態(tài)下電路中的N1的“CO”與“DO”腳都輸出高電壓，兩個(gè)MOSTFET都處于導(dǎo)通狀態(tài)，電池可以自由地進(jìn)行充電和放電，由于MOSTFET的導(dǎo)通阻抗很小，通常小于30毫歐，因此導(dǎo)通電阻對(duì)電路的性能影響很小。此狀態(tài)

6、下保護(hù)電路的消耗電流為UA級(jí)，通常小于7UA。 2、過充電保護(hù) 鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓，在充電初期，為恒流充電，隨著充電過程，電壓會(huì)上升到4.2V(根據(jù)正極材料不同，有的電池要恒壓值為4.1V),轉(zhuǎn)為恒壓充電 ,直至電流越來越小.電池在被充電過程中,如果充電器電路失去控制,會(huì)使電池電壓超過4.2V后繼續(xù)恒流充電,此時(shí)電池電壓仍會(huì)繼續(xù)上升,當(dāng)電池電壓被充電至超過4.3V時(shí),電池的化學(xué)副反應(yīng)將加劇,會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞或出現(xiàn)安全問題.,鋰離子電池保護(hù)電路原理分析,在帶由保護(hù)電路的電池中,當(dāng)控制IC檢測到電池電壓達(dá)到4.28V(該值由控制IC決定,不同的IC由不同的值)時(shí),其”CO”腳將由高

7、電平轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷了充電回路,使充電器無法再對(duì)電池進(jìn)行充電,起到過充電保護(hù)作用.而此時(shí)由于V2自帶的二極管VD2的存在,電池可以通過該二極管對(duì)外部負(fù)載進(jìn)行放電. 在控制IC檢測到電池電壓超過4.28V至發(fā)出關(guān)斷V2信號(hào)之間，還有一段延時(shí)時(shí)間，該延時(shí)時(shí)間的長短由C3決定，通常設(shè)為1秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。 3、過放電保護(hù) 電池在對(duì)外部負(fù)載放電過程中，其電壓會(huì)隨著放電過程逐漸降低，當(dāng)電池電壓降至2.5V時(shí)，其容量已被完全放光，此時(shí)如果讓電池繼續(xù)對(duì)負(fù)載放電，將造成電池的永久性損壞。 在電池放電過程中，當(dāng)控制IC檢測到電池電壓低于2.3V（該值由控制IC決定，不

8、同的IC有不同的值）時(shí)，其“DO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?，使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷了放電回路，使電池?zé)o法再對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電，起到過放電保護(hù)作用。而此時(shí)由于V1自帶的體二極管VD1的存在，充電器可以通過該二極管對(duì)電池進(jìn)行充電。,鋰離子電池保護(hù)電路原理分析,由于在過放電保護(hù)狀態(tài)下電池電壓不能再降低，因此要求保護(hù)電路的消耗電流極小，此時(shí)控制IC會(huì)進(jìn)入低耗狀態(tài)，整個(gè)保護(hù)電路耗電會(huì)小于0.1uA. 在控制IC檢測到電池電壓低于2.3V至了發(fā)出信號(hào)之間，也有一段延時(shí)時(shí)間，該延時(shí)時(shí)間的長短由C3決定，通常設(shè)為100毫秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。 4、過電流保護(hù) 由于鋰離子電池的化學(xué)特性，電池生產(chǎn)

9、廠家規(guī)定了其放電電流最大不能超過2C（C=電池容量/小時(shí)），當(dāng)電池超過2C電流放電時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致電池的永久性損壞或出現(xiàn)安全問題。 電池在對(duì)負(fù)載正常放電進(jìn)程中，放電電流在經(jīng)過串聯(lián)的2個(gè)MOSFET時(shí)，由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗，會(huì)在其兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓，該電壓值U=I*RDS*2，RDS為單個(gè)MOSFET導(dǎo)通阻抗，控制IC上的“V-”腳對(duì)該電壓值進(jìn)行檢測，若負(fù)載因某種原因?qū)е庐惓?，使回路電流增大，?dāng)回路電流大到使U0.1V(該值由控制IC決定，不同的IC有不同的值)時(shí)，其“DO”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?，使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷了放電回路，使回路中電流為零，起到電流保護(hù)作用。,鋰離子電池保護(hù)電

10、路原理分析,在控制IC檢測到過電流發(fā)生至發(fā)出關(guān)斷V1信號(hào)之間，也有一段延時(shí)時(shí)間，該延時(shí)時(shí)間的長短由C3決定，通常為13毫秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。 在上述控制過程中可知，其過電流檢測值大小不僅取決于控制IC的控制值，還取決于MOSFET的導(dǎo)通阻抗，當(dāng)MOSFET導(dǎo)通阻抗越大時(shí)，對(duì)同樣的控制IC，其過電流保護(hù)值越小 5、短路保護(hù) 電池在對(duì)負(fù)載放電過程中,若回路電流到大到U0.9V(該值由控制IC決定,不同的IC由不同的值)時(shí),控制IC則判斷為負(fù)載短路,其”DO”腳將迅速由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷,從而切斷放電回路,起到短路保護(hù)作用.短路保護(hù)的延時(shí)時(shí)間極短,通常小與7微秒.

11、其工作原理與過電流保護(hù)類似,只是判斷方法不同,保護(hù)延時(shí)時(shí)間也不一樣。,電芯的檢測,半成品測試 作用：為了使報(bào)廢率降低,檢驗(yàn)員的操作是否規(guī)范化 主要測試項(xiàng)目: 充電,放電,接口電阻,短路保護(hù). 充電：充電時(shí)電壓比空載電壓要高出0.1至0.3V 放電：放電時(shí)電壓比空載電壓低0.1至0.3V. 接口電阻: IdR(普通電阻)識(shí)別作用，供給手機(jī)識(shí)別厚電薄電鋰電,誤差為+5%, ThR:-(熱敏電阻)溫度保護(hù),誤差有+5%或是+1%. 穩(wěn)壓源設(shè)定：電壓為9V,電流為300m A(常規(guī)) 成品測試：主要是對(duì)電池的整體電性能的測試,2002測試內(nèi)容有: OCV 3.75-4.0V LCV 3.7-4.0V

12、IR 90m-170m THR 按室溫對(duì)照熱敏電阻溫度系數(shù)表 IDR 按電阻值5%誤差計(jì)算,如:100K的測試范圍(95K-105K), 有時(shí)要加上機(jī)子的誤差,如D線DPTS2002成品 測試儀的電阻誤差是3.5K,現(xiàn)要測100K的電阻,其范圍是:98.5K-108.5K.,電池的技術(shù)參數(shù),1.電池的放電性能:以0.2C放電,放電時(shí)間不小于5H;以1C放電不小于51MIN.一般典型值為2.75V. 2.電池的充電性能:以1C或以0.2C充電,當(dāng)電池電壓達(dá)到限制電壓時(shí),改為恒壓充電,直到充電電流小于或等于0.01C,最長充電時(shí)間不大于8H,停止充電.一般典型值為4.35V. 3.電池的過充性能:

13、當(dāng)充電結(jié)束后,以2倍的標(biāo)稱電壓,電流設(shè)為2C的外接電流持續(xù)充電8H.電池不發(fā)熱,不起火,不爆炸. 4.電池的過放電性能:以0.2C放電至終止電壓2.75V,外接30歐電阻放電24H.電池不起火,不發(fā)熱,不爆炸. 5.電池的短路保護(hù)性能:電池充飽后,用0.1歐電阻短路正負(fù)極1H,電池不起火,不爆炸,當(dāng)斷開后,以1C電流瞬時(shí)充電5S,用電壓表測電壓,應(yīng)大于3.6V 6.高溫存活性能:在55度的環(huán)境下存放2H,以1C放電,時(shí)間大于51MIN. 7.低溫存活性能:在-22度的環(huán)境下存放16H24H,放電時(shí)間大于3H.對(duì)于聚合物電池,電池在-10度的環(huán)境下放電,放電時(shí)間大于3.5H. 8.循環(huán)使用次數(shù):

14、大于300次,每一次就是充放電的循環(huán),直至連續(xù)兩次放電時(shí)間小于36MIN.,電池線路板的解析,1. 貼裝電阻 1 0 3 倍數(shù) |- 基數(shù)值 102=1k 103=10k 471=470歐 精密電阻：04C: 10.7K 20C: 15.8K 010: 100K 功率0603為1/16, 0805為1/10, 1206為1/8 2. 雙MOS管: 作用相當(dāng)于開關(guān),在電路中起開關(guān)作用,接收保護(hù)IC的控制信號(hào)開啟與關(guān)斷電池電壓輸出.常用有9926, 6968, D2011, 8800, 6N30V等.特點(diǎn): 其內(nèi)部電路和功能與IC都一樣.只是外形各有不同:9926它的體積較大,而6N30V, D2

15、011, 6968體積較小.但9926, 6N30V, 8800在價(jià)格方面更便宜,質(zhì)量較差,在測試過程中易損壞所以不宜采用. 內(nèi)部電路:,電池線路板的解析,3.保護(hù)IC 作用:起保護(hù)電芯電壓作用,在電路中對(duì)電芯的工作狀態(tài)時(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，它可檢測到電芯的充電電壓、放電電壓、放電電流同時(shí)與內(nèi)設(shè)的保護(hù)值進(jìn)行比較從而作出相應(yīng)保護(hù)判斷。IC有8241,5421,3601,33349,313D A6A A8B8等. 4.簡單地說: 控制IC就是一個(gè)小電腦,MOS管是開關(guān),471,102電阻和電容只是輔助作用.471電阻給控制IC提供電源,102電阻可以傳輸信號(hào). 5.IC碼：作用它是一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是手機(jī)識(shí)別

16、電池的一種高科技手段如：2935.2934.2505E.2502D.2929等等都是碼的IC給手機(jī)讀取數(shù)據(jù)作相應(yīng)的識(shí)別,摩托羅拉中一般都有IC碼V998V8088V70.,電池的其它組件,PTC 限流器是由高分子聚合物與導(dǎo)電材料組合. 種類: GBV210 內(nèi)阻 18-20m GBV170 內(nèi)阻 30-40 m 溫度過流保護(hù)器TS2S 內(nèi)阻10 M(93攝氏度即可熔斷). 晶體管是非線性元件. 電阻是線性元件, 在電子線路中較為常用，它的作用是: 降壓,限流 電容在電子線路中其作用是: 隔直通交 電感其作用是: 隔交通直 限流器其作用是: 限流保護(hù),短路對(duì)電池性能有何影響？,電解液溫度升 內(nèi)部

17、氣壓升高 氣壓值如果超過電池蓋帽耐壓值，電池將漏液。 如果安全閥失效，甚至?xí)鸨ā?因此切勿將電池外部短路。,電池出現(xiàn)零電壓或低電壓的原因是什么？,電池遭受外部短路或過充,反充(強(qiáng)制過放) 電池受高倍率大電流連續(xù)過充,導(dǎo)致電池極芯膨脹,正極直接接觸短路。 電池內(nèi)部短路，或微短路，如：正負(fù)極片有毛刺穿透隔膜紙接觸短路，正負(fù)極片放置不當(dāng)，造成極片接觸短路，或正極片接觸鋼殼短路，負(fù)極掉料進(jìn)隔膜紙，隔膜紙本身有缺陷，正極極耳接觸負(fù)極片短路。,電池電池組充不進(jìn)電的可能原因是什么?,電池零電壓或電池組中有零電壓電池 電池組連接錯(cuò)誤,內(nèi)部電子組件,保護(hù)電路出現(xiàn)異常 充電設(shè)備故障,無輸出電流; 外部因素導(dǎo)致充電效率太低(如極低或極高溫度),電池?zé)o法放電的可能原因是什么?,電池經(jīng)儲(chǔ)存,使用后,壽命衰減; 充電不足或未充電; 環(huán)境溫度過低; 放電效率較低,如大電流放電時(shí)普通電池由于內(nèi)部物質(zhì)擴(kuò)散速度跟不上反應(yīng)速度,造成電壓急劇下降而無法放出電,保護(hù)元器件的種類及各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？,常見的電池保護(hù)元器件的各項(xiàng)性能對(duì)比： 熱敏開關(guān) PTC: 電池組的大電流保護(hù)， 迅速感應(yīng)電路中電流及溫度變化。溫度過高或電流過大，可使該開關(guān)內(nèi)雙金屬片溫度達(dá)到開關(guān)