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1、电池的基本知识,电芯的常识 锂离子电池保护电路分析 电芯的检测 电池的技术参数 电池线路板的解析 电池的其它组件 一些常见电路问题的解析,电芯的常识,镍氢 1.16-1.4V, n(1.28+/-0.12V) 内阻25m 锂电 3.65-3.95V, n(3.8+/-0.15V) 内阻70m 特殊电压要求 具体型号有: 9A9, 939, 620, C630, 820, R768等,其电芯电压要求在3.95-4.00V之间,是为了满足恒压点测试。稳压点电压太高会造成手机在充电时,手机显示电量满格闪烁报警等现象. 电芯厚度尺寸 对某些电芯需进行厚度测试,一般按电池内部空间决定，我们使用电芯厚度测
2、试夹具进行。 铝壳,A代表铝壳; 钢壳,S代表钢壳. 铝壳: 轻,强度低,外壳为正极; 钢壳: 重,强度高,外壳为负极. 电芯正极材料: 有石墨,焦炭的(内阻略大). 按外形分: 扁平长方形; 圆弧形; 长方形及扣式. 锂电池的型号中的6位数字,前两位为高度尺寸,中间两位为宽度尺寸(mm),例如BYD的063048AR电芯,其高为6mm,宽度为29.9mm长度为48mm,A表示铝壳,R表示圆弧形.型号有四位数字表示其: 前两位为直径,后两位为带一位小数点高度尺寸.例如: LIR0225它的直径为20mm 高度为2.5mm,锂离子电池,锂离子电池是以锂离子的储存与释放作为电能转换介质;是电能与化
3、学能之间转换,现目前应用最广泛的是锂离子电池.现着重介绍一下锂锂离子电池的一些特征： A. 其标称电压为 3.6V, 内阻70m同体积的容量比镍氢高1至2倍,体积是镍镉的40-50%, 镍氢的20-30% B. 高电压一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V(平均值), 相当于三个串联的镍镉或镍氢电池. C. 无污染锂离子电池不含有诸如镉,铅,汞之类的有害金属物质. D. 锂离子电池不含金属锂(禁止在客机携带锂电池等规定的限制). E.循环寿命高在正常条件下,锂离子电池的充放电周期可超过300次 F. 无记忆效应记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中, 电池的容量减少的现象. 锂离子电池不存在这
4、种效应无需放电容量较高;循环次数长;自放电率低;储存时间长(大约为1至2年,但存放时间过久电芯内阻会增大,容量也会相应降低); G. 快速充电使用额定电压为4.2V 的恒流恒压充电器可以使锂离子电池在一至两个小时内得到满充.放电稳定(呈现平滑线);重量轻;体积小及无公害等.,锂离子电池保护电路原理图,锂离子电池保护电路原理分析,如上图所示，该保护回路由两个MOSFET(V1、V2)和一个控制IC（N1)外加一些阻容元件构成。控制IC负责监测电池电压与回路电流，并控制两个MOSTFET的栅极，MOSTFET在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断，C3为延时电容，该电路具有过
5、充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能，其工作原理分析如下： 1、正常状态 在正常状态下电路中的N1的“CO”与“DO”脚都输出高电压，两个MOSTFET都处于导通状态，电池可以自由地进行充电和放电，由于MOSTFET的导通阻抗很小，通常小于30毫欧，因此导通电阻对电路的性能影响很小。此状态下保护电路的消耗电流为UA级，通常小于7UA。 2、过充电保护 锂离子电池要求的充电方式为恒流/恒压，在充电初期，为恒流充电，随着充电过程，电压会上升到4.2V(根据正极材料不同，有的电池要恒压值为4.1V),转为恒压充电 ,直至电流越来越小.电池在被充电过程中,如果充电器电路失去控制,会使电池电压
6、超过4.2V后继续恒流充电,此时电池电压仍会继续上升,当电池电压被充电至超过4.3V时,电池的化学副反应将加剧,会导致电池损坏或出现安全问题.,锂离子电池保护电路原理分析,在带由保护电路的电池中,当控制IC检测到电池电压达到4.28V(该值由控制IC决定,不同的IC由不同的值)时,其”CO”脚将由高电平转变为零电压,使V2由导通转为关断,从而切断了充电回路,使充电器无法再对电池进行充电,起到过充电保护作用.而此时由于V2自带的二极管VD2的存在,电池可以通过该二极管对外部负载进行放电. 在控制IC检测到电池电压超过4.28V至发出关断V2信号之间，还有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，
7、通常设为1秒左右，以避免因干扰而造成误判断。 3、过放电保护 电池在对外部负载放电过程中，其电压会随着放电过程逐渐降低，当电池电压降至2.5V时，其容量已被完全放光，此时如果让电池继续对负载放电，将造成电池的永久性损坏。 在电池放电过程中，当控制IC检测到电池电压低于2.3V（该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值）时，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断了放电回路，使电池无法再对负载进行放电，起到过放电保护作用。而此时由于V1自带的体二极管VD1的存在，充电器可以通过该二极管对电池进行充电。,锂离子电池保护电路原理分析,由于在过放电保护状态下电池电压不能再降低
8、，因此要求保护电路的消耗电流极小，此时控制IC会进入低耗状态，整个保护电路耗电会小于0.1uA. 在控制IC检测到电池电压低于2.3V至了发出信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为100毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。 4、过电流保护 由于锂离子电池的化学特性，电池生产厂家规定了其放电电流最大不能超过2C（C=电池容量/小时），当电池超过2C电流放电时，将会导致电池的永久性损坏或出现安全问题。 电池在对负载正常放电进程中，放电电流在经过串联的2个MOSFET时，由于MOSFET的导通阻抗，会在其两端产生一个电压，该电压值U=I*RDS*2，RDS为单个MOSFET
9、导通阻抗，控制IC上的“V-”脚对该电压值进行检测，若负载因某种原因导致异常，使回路电流增大，当回路电流大到使U0.1V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断了放电回路，使回路中电流为零，起到电流保护作用。,锂离子电池保护电路原理分析,在控制IC检测到过电流发生至发出关断V1信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常为13毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。 在上述控制过程中可知，其过电流检测值大小不仅取决于控制IC的控制值，还取决于MOSFET的导通阻抗，当MOSFET导通阻抗越大时，对同样的控制I
10、C，其过电流保护值越小 5、短路保护 电池在对负载放电过程中,若回路电流到大到U0.9V(该值由控制IC决定,不同的IC由不同的值)时,控制IC则判断为负载短路,其”DO”脚将迅速由高电压转变为零电压,使V1由导通转为关断,从而切断放电回路,起到短路保护作用.短路保护的延时时间极短,通常小与7微秒.其工作原理与过电流保护类似,只是判断方法不同,保护延时时间也不一样。,电芯的检测,半成品测试 作用：为了使报废率降低,检验员的操作是否规范化 主要测试项目: 充电,放电,接口电阻,短路保护. 充电：充电时电压比空载电压要高出0.1至0.3V 放电：放电时电压比空载电压低0.1至0.3V. 接口电阻:
11、 IdR(普通电阻)识别作用，供给手机识别厚电薄电锂电,误差为+5%, ThR:-(热敏电阻)温度保护,误差有+5%或是+1%. 稳压源设定：电压为9V,电流为300m A(常规) 成品测试：主要是对电池的整体电性能的测试,2002测试内容有: OCV 3.75-4.0V LCV 3.7-4.0V IR 90m-170m THR 按室温对照热敏电阻温度系数表 IDR 按电阻值5%误差计算,如:100K的测试范围(95K-105K), 有时要加上机子的误差,如D线DPTS2002成品 测试仪的电阻误差是3.5K,现要测100K的电阻,其范围是:98.5K-108.5K.,电池的技术参数,1.电池
12、的放电性能:以0.2C放电,放电时间不小于5H;以1C放电不小于51MIN.一般典型值为2.75V. 2.电池的充电性能:以1C或以0.2C充电,当电池电压达到限制电压时,改为恒压充电,直到充电电流小于或等于0.01C,最长充电时间不大于8H,停止充电.一般典型值为4.35V. 3.电池的过充性能:当充电结束后,以2倍的标称电压,电流设为2C的外接电流持续充电8H.电池不发热,不起火,不爆炸. 4.电池的过放电性能:以0.2C放电至终止电压2.75V,外接30欧电阻放电24H.电池不起火,不发热,不爆炸. 5.电池的短路保护性能:电池充饱后,用0.1欧电阻短路正负极1H,电池不起火,不爆炸,当
13、断开后,以1C电流瞬时充电5S,用电压表测电压,应大于3.6V 6.高温存活性能:在55度的环境下存放2H,以1C放电,时间大于51MIN. 7.低温存活性能:在-22度的环境下存放16H24H,放电时间大于3H.对于聚合物电池,电池在-10度的环境下放电,放电时间大于3.5H. 8.循环使用次数:大于300次,每一次就是充放电的循环,直至连续两次放电时间小于36MIN.,电池线路板的解析,1. 贴装电阻 1 0 3 倍数 |- 基数值 102=1k 103=10k 471=470欧 精密电阻：04C: 10.7K 20C: 15.8K 010: 100K 功率0603为1/16, 0805为
14、1/10, 1206为1/8 2. 双MOS管: 作用相当于开关,在电路中起开关作用,接收保护IC的控制信号开启与关断电池电压输出.常用有9926, 6968, D2011, 8800, 6N30V等.特点: 其内部电路和功能与IC都一样.只是外形各有不同:9926它的体积较大,而6N30V, D2011, 6968体积较小.但9926, 6N30V, 8800在价格方面更便宜,质量较差,在测试过程中易损坏所以不宜采用. 内部电路:,电池线路板的解析,3.保护IC 作用:起保护电芯电压作用,在电路中对电芯的工作状态时时进行监控，它可检测到电芯的充电电压、放电电压、放电电流同时与内设的保护值进行
15、比较从而作出相应保护判断。IC有8241,5421,3601,33349,313D A6A A8B8等. 4.简单地说: 控制IC就是一个小电脑,MOS管是开关,471,102电阻和电容只是辅助作用.471电阻给控制IC提供电源,102电阻可以传输信号. 5.IC码：作用它是一种数据存储器是手机识别电池的一种高科技手段如：2935.2934.2505E.2502D.2929等等都是码的IC给手机读取数据作相应的识别,摩托罗拉中一般都有IC码V998V8088V70.,电池的其它组件,PTC 限流器是由高分子聚合物与导电材料组合. 种类: GBV210 内阻 18-20m GBV170 内阻 3
16、0-40 m 温度过流保护器TS2S 内阻10 M(93摄氏度即可熔断). 晶体管是非线性元件. 电阻是线性元件, 在电子线路中较为常用，它的作用是: 降压,限流 电容在电子线路中其作用是: 隔直通交 电感其作用是: 隔交通直 限流器其作用是: 限流保护,短路对电池性能有何影响？,电解液温度升 内部气压升高 气压值如果超过电池盖帽耐压值，电池将漏液。 如果安全阀失效，甚至会引起爆炸。 因此切勿将电池外部短路。,电池出现零电压或低电压的原因是什么？,电池遭受外部短路或过充,反充(强制过放) 电池受高倍率大电流连续过充,导致电池极芯膨胀,正极直接接触短路。 电池内部短路，或微短路，如：正负极片有毛刺穿透隔膜纸接触短路，正负极片放置不当，造成极片接触短路，或正极片接触钢壳短路，负极掉料进隔膜纸，隔膜纸本身有缺陷，正极极耳接触负极片短路。,电池电池组充不进电的可能原因是什么?,电池零电压或电池组中有零电压电池 电池组连接错误,内部电
