リチウム電池を36Vから12Vに下げる方法

リチウム電池の電圧は、一連の小さな電池を直列に接続することによって得られます。したがって、バッキングの方法も比較的簡単です。適切なツールと基本機能を使用して電圧を下げるだけで、バッテリーパックの一部を取り外すことができます。

リチウム電池の保護機能は、通常、保護回路基板とPTCなどの現在のデバイスによって完了します。保護ボードは電子回路で構成されており、バッテリーコアと充電および放電回路の電圧は-40°Cから+ 85°Cの環境で正確に監視されます。現在のループのオンとオフをタイムリーに制御します。 PTCは、高温でのバッテリーの深刻な損傷を防ぎます。

通常のリチウム電池保護ボードには、通常、制御IC、MOSスイッチ、抵抗、コンデンサ、および補助デバイスFUSE、PTC、NTC、ID、メモリなどが含まれます。制御ICは、通常の状態でMOSスイッチをオンにするように制御し、セルと外部回路をオンにし、セル電圧またはループ電流が規定値を超えると、直ちにMOSスイッチを制御してオンにします。オフにし、セルを保護します。

保護ボードが正常な場合、Vddは高レベル、Vss、VMは低レベル、DOおよびCOは高レベルです。 Vdd、Vss、VMのいずれかのパラメータを変更すると、DOまたはCOのレベルが変更されます。

リチウム電池保護ボードの原理

リチウム電池（充電式）が保護を必要とする理由は、それ自体の特性によって決まります。リチウム電池自体の材質は、過充電、過放電、過電流、短絡、超高温の充電と放電ができないため、リチウム電池のリチウム電池アセンブリは、常に絶妙な保護ボードと電流ヒューズに従います。

リチウム電池の保護機能は、通常、保護回路基板とPTCなどの現在のデバイスによって完了します。保護ボードは電子回路で構成されており、バッテリーコアと充電および放電回路の電圧は-40°Cから+ 85°Cの環境で正確に監視されます。現在のループのオンとオフをタイムリーに制御します。 PTCは、高温でのバッテリーの深刻な損傷を防ぎます。

通常のリチウム電池保護ボードには、通常、制御IC、MOSスイッチ、抵抗、コンデンサ、および補助デバイスFUSE、PTC、NTC、ID、メモリなどが含まれます。制御ICは、通常の状態でMOSスイッチをオンにするように制御し、セルと外部回路をオンにし、セル電圧またはループ電流が規定値を超えると、直ちにMOSスイッチを制御してオンにします。オフにし、セルを保護します。

リチウム電池保護ボードの原理の詳細な分析

保護ボードが正常な場合、Vddは高レベル、Vss、VMは低レベル、DOおよびCOは高レベルです。 Vdd、Vss、VMのいずれかのパラメータを変更すると、DOまたはCOのレベルが変更されます。

1.過充電検出電圧：通常状態では、CO端子がハイレベルからローレベルに変化すると、VddはVDDとVSSの間の電圧まで徐々に上昇します。

2.過充電解除電圧：充電状態では、CO端子が低レベルから高レベルに変化すると、VddはVDDとVSSの間の電圧まで徐々に低下します。

3.過放電検出電圧：通常状態では、DO端子がハイレベルからローレベルに変化すると、VddはVDDとVSSの間の電圧まで徐々に低下します。

4.過放電解放電圧：過放電状態では、DO端子が低レベルから高レベルに変化すると、VddはVDDとVSSの間の電圧まで徐々に上昇します。

5.過電流1検出電圧：通常の状態では、VMは高レベルから低レベルへと徐々にDOに上昇します。

6.過電流2検出電圧：通常状態では、DO端子が高レベルから低レベルに変化すると、VMはOVから1ms以上4ms以下の速度でVMとVSS間の電圧まで上昇します。 。

7.負荷短絡検出電圧：通常状態では、DO端子が高レベルから低レベルに変化すると、VMはOVからVMとVSSの間の電圧まで1μS以上50μS以下の速度で上昇します。レベル。

8.充電器検出電圧：過放電状態では、VMは徐々にOVに低下し、VM-VSS電圧は低レベルから高レベルに変化します。

9.通常動作時の消費電流：通常状態では、VDD端子（IDD）を流れる電流が通常動作時の消費電流になります。

10.過放電電流消費量：放電状態では、VDD端子（IDD）を流れる電流が過電流放電電流消費量です。

典型的なリチウム電池保護回路

リチウム電池の化学的性質により、通常の使用では電気エネルギーと化学エネルギーの内部化学反応が相互に変換されますが、過充電、過放電、過電流などの特定の条件下では、内部電池が発生します。化学的副反応が起こり、電池の性能や耐用年数に深刻な影響を及ぼし、大量のガスが発生し、電池の内圧が急激に上昇して爆発し、安全上の問題が発生する可能性があります。したがって、すべてのリチウム電池には保護が必要です。この回路は、バッテリーの充電状態と放電状態を効果的に監視し、バッテリーの損傷を防ぐために特定の条件下で充電回路と放電回路をシャットダウンするために使用されます。

下の図は、典型的なリチウム電池保護回路図を示しています。

リチウム電池保護ボードの原理の詳細な分析

上の図に示すように、保護ループは2つのMOSFET（V1、V2）と1つの制御IC（N1）、およびいくつかのRCコンポーネントで構成されています。制御ICは、バッテリ電圧とループ電流を監視し、2つのMOSFETのゲートを制御します。 MOSFETは回路内のスイッチとして機能し、充電回路と放電回路の導通とシャットダウンをそれぞれ制御します。C3は時間遅延コンデンサです。過充電保護、過放電保護、過電流保護、および短絡保護を備えたその動作原理は次のとおりです。

1、正常状態

通常状態では、N1の「CO」ピンと「DO」ピンが回路に高電圧を出力し、両方のMOSFETが導通状態にあり、バッテリーは自由に充電および放電できます。 MOSFETのオン抵抗は小さいため、通常は30ミリオーム未満であり、そのオン抵抗は回路の性能にほとんど影響を与えません。この状態での保護回路の消費電流はμAレベルで、通常は7μA未満です。

2、過充電保護

リチウムイオン電池には、定電流/定電圧が必要です。充電の初期段階では、定電流で充電されます。充電プロセスとして、電圧は4.2Vに上昇します（カソードの材質によっては、一部のバッテリーには4の定電圧が必要です）。 .1V）、電流がどんどん小さくなるまで定電圧充電に切り替えます。バッテリーの充電中に充電回路が制御を失うと、バッテリー電圧は4.2Vを超え、定電流充電を継続します。このとき、バッテリー電圧は上昇し続けます。バッテリー電圧が4.3Vを超えて充電されると、バッテリーの化学的副反応が増加し、バッテリーの損傷や安全上の問題を引き起こします。保護回路付きのバッテリーでは、制御ICがバッテリー電圧が4.28Vに達することを検出すると（この値は制御ICによって決定され、ICごとに値が異なります）、その「CO」ピンは高電圧からゼロ電圧に変化します。 。 V2をオンからオフに切り替えるために、充電回路が遮断され、充電器はバッテリーを充電できなくなります。これは、過充電保護として機能します。このとき、V2ダイオードVD2が存在するため、バッテリーはダイオードを介して外部負荷を放電することができます。制御ICがバッテリー電圧が4.28Vを超えたことを検出してからV2信号がオフになるまでに遅延時間があります。遅延時間の長さはC3によって決定され、干渉を避けるために通常は約1秒に設定されます。

3、短絡保護

バッテリが負荷に放電しているときに、ループ電流がU> 0.9Vと非常に大きい場合（この値は制御ICによって決定され、異なるICは異なる値を持ちます）、制御ICは負荷が短絡していると判断します。そしてその「DO」ピンそれは高電圧からゼロ電圧に素早く変化し、V1はオンからオフに切り替わるので、放電回路を遮断し、短絡を保護します。短絡保護の遅延時間は非常に短く、通常は7マイクロ秒未満です。その動作原理は、判断方法が異なり、保護遅延時間も異なることを除いて、過電流保護と同様です。制御ICに加えて、回路内のスイッチとして機能するMOSFETという重要なコンポーネントが回路内にあります。バッテリーと外部負荷の間に直接直列に接続されているため、オン抵抗はバッテリーでの性能を発揮します。その効果は、選択したMOSFETが優れている場合、そのオン抵抗が小さく、バッテリパックの内部抵抗が小さく、負荷容量も強く、放電中に消費される電力も小さいということです。

4、過電流保護

リチウムイオン電池の化学的性質により、電池メーカーは、放電電流が2C（C =電池容量/時間）を超えてはならないことを規定しています。バッテリーが2Cの電流放電を超えると、永久的な損傷または安全上の問題が発生します。バッテリの通常の放電中、放電電流は直列の2つのMOSFETを通過します。 MOSFETのオン抵抗により、MOSFETの両端に電圧が発生します。電圧値U = I * RDS * 2、RDSは単一のMOSFETオン抵抗であり、制御ICの「V-」ピンが電圧値を検出します。何らかの理由で負荷が異常な場合はループ電流が増加し、ループ電流が大きすぎてU> 0.1V（この値）の場合制御ICが異なるICの値が異なると判断した場合、「DO」ピンは高電圧からゼロ電圧に変換され、V1がオンからオフに切り替わるため、放電ループが遮断され、ループ内の電流がゼロになります。過電流保護として機能します。制御ICが過電流を検出してからシャットダウンV1信号が発行されるまでの間に遅延時間もあります。遅延の長さは、干渉によって引き起こされる誤判断を避けるために、C3によって決定されます（通常は約13ミリ秒）。上記の制御プロセスにおいて、過電流検出値は、制御ICの制御値だけでなく、MOSFETのオン抵抗にも依存します。 MOSFETの導通インピーダンスが大きいほど、同じ制御ICの過電流保護値は小さくなります。

5、過放電保護

バッテリーが外部負荷に放電されると、その電圧は放電プロセスとともに徐々に低下します。バッテリー電圧が2.5Vに低下すると、その容量は完全に放電されています。このとき、バッテリーが負荷を放電し続けると、バッテリーに恒久的な損傷を与える可能性があります。バッテリ放電中に、制御ICがバッテリ電圧が2.3V未満であることを検出すると（この値は制御ICによって決定され、ICごとに値が異なります）、その「DO」ピンは高電圧からゼロ電圧に変換されます。 、V1がオンからオフに切り替わると、放電回路が遮断され、バッテリーが負荷を放電できなくなり、過放電から保護されます。このとき、V1が提供するボディダイオードVD1が存在するため、充電器はダイオードを介してバッテリーを充電できます。過放電保護状態ではバッテリ電圧を下げることができなくなるため、保護回路の消費電流は非常に小さくする必要があります。このとき、制御ICは低電力状態になり、保護回路全体の消費電力は0.1μA未満になります。制御ICがバッテリ電圧が2.3V未満であることを検出してから、V1をオフにする信号までの間に遅延時間もあります。遅延時間の長さはC3によって決定され、干渉による判断の誤りを避けるために通常は約100ミリ秒に設定されます。

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