锂电池保护板及BMS知识培训
锂电池培训资料
锂电池培训资料一、电池基础二、锂离子电池基础三、锂电池的安全四、保护板BMS具体功能介绍五、锂离子电池的储藏和运输一、电池基础1、电池的发展简史：公元前100～公元100年电池原形1780～1791发明伽尼尔电池1800年伏特发明电池1833年发现法拉第法则1836年发明丹尼尔电池1859年发明铅酸电池1868年发明干电池1899年发明Ni—Cd蓄电池1901年发明Ni/Fe电池1951年发明密封Ni—Cd电池1990年发明锂离子电池1995年发明聚合物电解质锂离子电池2、电池的要素和组成：◆电极负极:通常将电池电极中电压较低的一极称为负极正极：通常将电池电极中电压较高的一极称为正极◆隔膜：在电池中，防止正负极间电子导通，而又能让离子通过（离子传导)的隔离材料,一般为多孔薄膜材料◆电解质溶液(电液）：在电池内正负极间提供离子传输作用◆其他构件:如外壳，极柱,密封件等3、电池的分类一次电池（干电池）二次电池(充电电池或蓄电池）·铅酸电池·镍－镉电池·镍－氢电池·锂离子电池·液态锂离子电池·聚合物态锂离子电池另外还有燃料电池、太阳能电池等等4、常见可充电电池性能比较：组成电池能量密度电池体系负极电解液正极环保性能电压（V） Wh/kg Wh/L 充电循环自放电率锂离子电池碳LiPF6 LiMn2O4或绿色环保 3。
6 130—150 350-400 ≥10008％LiCoO2铅酸电池 Pb H2SO4 PbO2 铅污染严重2。
0 30—50 50—80 300—500 20%镍镉电池 Cd KOH NiOOH 镉污染严重 1.2 50—60 130-150 400—600 25％镍氢电池储氢 KOH NiOOH 环保 1.2 60—70 190-200 ≥500 10%材料二、锂离子电池基础1、锂离子电池的“前世今生" :锂离子电池是20世纪90年代开发成功的新型高能电池.锂离子电池的“前世”:早期负极为金属锂的“锂电池”，但金属锂的化学活性太大，充电时产生的枝晶会使电池短路，目前尚未真正解决其安全问题.锂离子电池的“今生”：锂离子电池名称开始于日本企业，针对含金属锂负极的锂二次电池而言，1991年由索尼公司率先实现商业化。
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硬件式保护板（简单保护板）
硬件式保护板： 应用专用锂电池保护芯片，当电池电压达到上限值或下限值 时，控制开关器件MOS管切断充电回路或放电回路，实现保 护电池组的目的。 特点： 1，只实现过充、过放保护。部分能实现过流保护、反接保护。 其它附加功能通通不能满足 2，保护阀值不可更改（一般保护点为3.9V和2.0V） 3，均衡阀值不可更改（一般均衡电流在150mA以下） 分类： 硬件式保护板从电流走向可分为：
我司保护板的前世今生
最早我们外购保护板
早期外购的方式在交期、选型、售后维护等方面有很多问题， 后来我司自己开发了一些列保护板。我司早期自己开发的保护 板在原理方案，物料来料，单板加工检测等方面也存在问题， 因此一直以来产品都不是很稳定。
公司原先策略是把我司自己开发的库存保护板用完后不再自己 开发生产，全部转为外购。现在很多比较专业的保护板厂家知 道我们自己有做保护板，都不愿和我司合作。因此后续可能还 需要自己开发。
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目录
❖ 前言 ❖ 简单保护板（硬件保护板） ❖ 软件保护板（通讯保护板，启动电
源保护板，Discover 保护板等） ❖ 电池管理什么锂电池需要保护
不同材料电池的电压特性
磷酸铁锂系列（厂标充电截止电压≤3.85Ｖ，放电截止电压 ≥2.5Ｖ） 三元系列（充电截止电压≤4.2Ｖ，放电截止电压≥2.7Ｖ） 锰酸锂系列（充电截止电压≤4.2Ｖ，放电截止电压≥2.7Ｖ）
锂电池很好，但它很娇贵。为确保使用安全，有很多 要求：
基本保护要求：过充保护，过放保护 加强保护要求：过流保护，高温保护，低温保护，短路保 护，反接保护 扩展要求：一致性好，压差小，温差小
10/7/2021
前言—为什么锂电池需要保护
锂电池保护板基本知识
锂离子电池过充，过放的后果会是什么呢过充：电池内会产生大量气体，使内部压力迅速上升，倒致电池 过放：缩短电池寿命，直接损坏致电池报废．
爆炸
锂电池之所以需要保护，是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此锂电池的应用总要有一个保护电路，锂电池组件总会跟着一块精致的保护板出现。
IC
电量
过放控制
过充控制
+
-
充电
此时正常充电
IC
电量
过放控制
过充控制
+
-
充电
此时正常充电
IC
电量Biblioteka 过放控制过充控制+
-
充电
STOP
4.2-4.3V
3.8-4.1V
此时充电MOS关
2．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2.7V（磷酸铁锂一般为2.0-2.5V)时,其容量差不多已被完全放光,此时如果继续让电池对负载进行放电,将造成电池的永久性破坏. 在放电过程中,当控制IC检测到电池电压低于过放保护电压时,其”DO”脚将由高电压转为零电压,使MOS放电开关由导通转为断开,从切断放电回路,使电池无法对负载进行放电,起到过放电保护作用. 当各节电池电压高于过放恢复电压时，IC的”DO”脚将由零电压转为高电压,使MOS放电开关由断开转为导通,放电回路恢复正常。 过放保护电压一般设置为: 三元锰酸锂为2.7-3.0V之间.磷酸铁锂为3.65-3.9V之间
IC
电流门限
-
放电
此时正常放电
IC
过流控制
+
-
放电
电流门限
此时放电MOS管关
锂电池保护板的基础知识普及
第一章保护板的构成和主要作用一、保护板的构成锂电池〔可充型〕之所以需要保护，是由它本身特性决定的。
由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。
锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC协同完成，保护板是由电子电路组成，在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，即时控制电流回路的通断；PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。
保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件NTC、ID存储器等。
其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电路沟通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻〔数十毫秒〕控制MOS开关关断，保护电芯的平安。
NTC 是Negative temperaturecoefficient的缩写，意即负温度系数，在环境温度升高时，其阻值降低，使用电设备或充电设备及时反响、控制内部中断而停止充放电。
ID 存储器常为单线接口存储器，ID是Identification 的缩写即身份识别的意思，存储电池种类、生产日期等信息。
可起到产品的可追溯和应用的限制。
二、保护板的主要作用一般要求在-25℃～85℃时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的工作电流、电压，在一切正常情况下C-MOS开关管导通，使电芯与保护电路板处于正常工作状态，而当电芯电压或回路中的工作电流超过控制IC中比拟电路预设值时，在15～30ms内〔不同控制IC与C-MOS有不同的响应时间〕，将CMOS关断，即关闭电芯放电或充电回路，以保证使用者与电芯的平安。
第二章保护板的工作原理保护板的工作原理图：如图中，IC由电芯供电，电压在2v－5v均能保证可靠工作。
1、过充保护及过充保护恢复当电池被充电使电压超过设定值VC(4.25-4.35V，具体过充保护电压取决于IC)后，VD1翻转使Cout变为低电平，T1截止，充电停止.当电池电压回落至VCR(3.8-4.1V，具体过充保护恢复电压取决于IC)时，Cout变为高电平，T1导通充电继续， VCR必须小于VC一个定值，以防止频繁跳变。
锂电池保护板基础知识
锂电池保护板的基础知识普与第一章保护板的构成和主要作用一、保护板的构成锂电池（可充型）之所以需要保护，是由它本身特性决定的。
由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路与超高温充放电，因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。
锂电池的保护功能通常由保护电路板和PT协同完成，保护板是由电子电路组成，在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，即时控制电流回路的通断；PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。
保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容与辅助器件NTC、ID存储器等。
其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电路沟通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻（数十毫秒）控制MOS开关关断，保护电芯的安全。
NTC是Negative temperaturecoefficient的缩写，意即负温度系数，在环境温度升高时，其阻值降低，使用电设备或充电设备与时反应、控制部中断而停止充放电。
ID 存储器常为单线接口存储器，ID是Identification 的缩写即身份识别的意思，存储电池种类、生产日期等信息。
可起到产品的可追溯和应用的限制。
二、保护板的主要作用一般要求在-25℃～85℃时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的工作电流、电压，在一切正常情况下C-MOS开关管导通，使电芯与保护电路板处于正常工作状态，而当电芯电压或回路中的工作电流超过控制IC中比较电路预设值时，在15～30ms （不同控制IC与C-MOS有不同的响应时间），将CMOS关断，即关闭电芯放电或充电回路，以保证使用者与电芯的安全。
第二章保护板的工作原理保护板的工作原理图：如图中，IC由电芯供电，电压在2v－5v均能保证可靠工作。
1、过充保护与过充保护恢复当电池被充电使电压超过设定值VC(4.25-4.35V，具体过充保护电压取决于IC)后，VD1翻转使Cout变为低电平，T1截止，充电停止.当电池电压回落至VCR(3.8-4.1V，具体过充保护恢复电压取决于IC)时，Cout变为高电平，T1导通充电继续，VCR 必须小于VC一个定值，以防止频繁跳变。
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内阻主要是由电芯、MOSFET 、PTC或FUSE 、 镍带及导线组成。它反应的是动态电流在相关 内阻中的形成的导通压降。
3、电池的荷电保持能力：
指电池自身放电的大小，自放电由两部份组成：A.电 芯的自放电。B.保护板（主要是保护IC）的自放电。 4、电池的循环寿命： 反映的是电芯的充放电循环次数，好的电芯的循环次 数应该要大于400次。 5、电池的安全性：
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一、电池各种封装结构简介 1、框架系列：
PTC
电芯
保护板
电池框
铭牌
负极绝缘支架
电芯
电池框 保护板 负极绝缘支架 铭牌
方案优势： 该方案适用面广、外形灵活 多样，过程工艺相对简单； 方案不足： 不能最大限度的利用电池仓 空间；
2、打胶系列：
电芯 底壳
支架 PTC 保护板
上盖
底壳打胶
支架打胶
保护板点焊
贴铭牌
装配上盖
方案优势： Ａ、电池空间利用率高，成品尺寸较小； 方案不足： A、因该方案公差易产生一定累积；而国产电芯尺寸的公差远大于进口 电芯，该方案一般不适用使用国产电芯方案；
3、低压注塑系列：
保护板
方案优势： Ａ、采用AB胶可保证下支架与电芯粘接的强度; Ｂ、采用低压注塑，可有效解决电芯等原材料公差、组装过程的累积 误差对成品尺寸的影响，保证了成品尺寸精度。 方案不足： A、Connector一般使用金手指； B、因进口电芯防爆阀一般在电芯前端，注塑过程需对电芯安全阀作特别 保护。
是Battery pack的安全性能。Battery pack的安全性要 从电芯、工艺设计和保护控制设计等几方面考虑。 6、电池的功能性： 除了pack必须的几个功能外，有的带电压调整、存储 数据、带充电电路、振动等。
锂电池保护板的基础知识普及
锂电池保护板的基础知识普及第⼀章保护板的构成和主要作⽤⼀、保护板的构成锂电池（可充型）之所以需要保护，是由它本⾝特性决定的。
由于锂电池本⾝的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超⾼温充放电，因此锂电池锂电组件总会跟着⼀块精致的保护板和⼀⽚电流保险器出现。
锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC协同完成，保护板是由电⼦电路组成，在-40℃⾄+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，即时控制电流回路的通断；PTC在⾼温环境下防⽌电池发⽣恶劣的损坏。
保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件NTC、ID存储器等。
其中控制IC，在⼀切正常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电路沟通，⽽当电芯电压或回路电流超过规定值时，它⽴刻（数⼗毫秒）控制MOS开关关断，保护电芯的安全。
NTC是Negative temperaturecoefficient的缩写，意即负温度系数，在环境温度升⾼时，其阻值降低，使⽤电设备或充电设备及时反应、控制内部中断⽽停⽌充放电。
ID 存储器常为单线接⼝存储器，ID是Identification 的缩写即⾝份识别的意思，存储电池种类、⽣产⽇期等信息。
可起到产品的可追溯和应⽤的限制。
⼆、保护板的主要作⽤⼀般要求在-25℃～85℃时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的⼯作电流、电压，在⼀切正常情况下C-MOS开关管导通，使电芯与保护电路板处于正常⼯作状态，⽽当电芯电压或回路中的⼯作电流超过控制IC中⽐较电路预设值时，在15～30ms内（不同控制IC与C-MOS有不同的响应时间），将CMOS关断，即关闭电芯放电或充电回路，以保证使⽤者与电芯的安全。
第⼆章保护板的⼯作原理保护板的⼯作原理图：如图中，IC由电芯供电，电压在2v－5v均能保证可靠⼯作。
1、过充保护及过充保护恢复当电池被充电使电压超过设定值VC(4.25-4.35V，具体过充保护电压取决于IC)后，VD1翻转使Cout变为低电平，T1截⽌，充电停⽌.当电池电压回落⾄VCR(3.8-4.1V，具体过充保护恢复电压取决于IC)时，Cout变为⾼电平，T1导通充电继续， VCR必须⼩于VC⼀个定值，以防⽌频繁跳变。
锂电池保护板基础知识
4.短路保护功能： 电池在对负载放电过程中，若回路电流大到使U>0.9V（该值由控制
IC决定，不同的IC有不同的值）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 是微秒级。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。
3.45-3.8
2.7-3.0
2.0-2.5
2.8-3.2
2.2-2.7
4.15-4.20
3.55-3.75
20-60
20-60
≤100
一般都有
≤100
一般都有
有
有
断开负载后自动 恢复/30S后自动
恢复
断开负载后自动 恢复/30S后自动
恢复
单位
V V V V V mA uA
11
12
五、保护板功能简介
容两端电压不能突变，能起瞬间稳压作用，滤波作用； （3）FUSE：熔断保险丝，起过流保护作用； （4）PTC： PTC是Positive temperature coefficient的缩写，意即正
温度系数电阻，（温度越高，阻值越大），可以防止电池高温放电和 不安全的大电流的发生，即过流保护作用。
9
13
V1
V2
DO
CO
14
2、过放保护功能：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2.8V时，其容量已基本放光， 此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2.8V（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。
锂电池保护板基础知识通俗讲义
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二、保护板的分类
按功能分 一、硬件板：完全由硬件组成
功能简洁单一，只提供最基础的保护功能，保护参数由芯片固化，不可更改， 电路简单稳定，应用广泛（参考精工、中颖规格书） 二、软件板：保护芯片集成了硬件保护和软件编程
参数可调，带有数据采集、电量计和通讯功能
两者的最大区别就是参数可不可调，有没有通讯。
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二、保护板的分类
按结构分
电流生产的条件是？
6
二、保护板的分类
按结构分 电流生产的条件是： 电源（供电的） 负载（消耗电能的，包括各种元件器和导线） 完整的电流回路 电流的方向永远是从电源正极出发回到电源负极。
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二、保护板的分类
按结构分 电池组的工作回路
8
二、保护板的分类
按结构分 所以，电池保护板发生了保护就是切断充电或者放电的回路。 切断不同的位置以及采样电阻放置的位置就形成了不同的结构类。 如下图，可简单分为正级保护（切断）、负极保护、正极采样（过 流）、负极采样。
中颖的保护芯片，要求负载拔出了才恢复
四、保护板的工作原理
基本保护：
TI的保护芯片，要求电流降到恢复值以上即可恢复，不要求拔出。
四、保护板的工作原理
基本保护： 短路保护：本质上是剧烈的过流保护，电流更大，延时时间更短。
延时时间是微秒级的，一般是100-500uS，即0.0001-0.0005S 在如此短的时间内检测到大电流就认为发生了短路，切断放电回路。
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二、保护板的分类
按结构分 一、下图为最常见的负极保护同口、负极过流，正极直通，不经过保 护板。
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二、保护板的分类
按结构分 二、下图为正极保护同口、正极过流，负极直通，不经过保护板。 但这种结构基本上不使用。
锂电池保护板的基础知识普及
第一章保护板的构成和主要作用一、保护板的构成锂电池（可充型）之所以需要保护，是由它本身特性决定的。
由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。
锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC协同完成，保护板是由电子电路组成，在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，即时控制电流回路的通断；PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。
保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件NTC、ID存储器等。
其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电路沟通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻（数十毫秒）控制MOS开关关断，保护电芯的安全。
NTC是Negative temperaturecoefficient的缩写，意即负温度系数，在环境温度升高时，其阻值降低，使用电设备或充电设备及时反应、控制内部中断而停止充放电。
ID 存储器常为单线接口存储器，ID是Identification 的缩写即身份识别的意思，存储电池种类、生产日期等信息。
可起到产品的可追溯和应用的限制。
二、保护板的主要作用一般要求在-25℃～85℃时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的工作电流、电压，在一切正常情况下C-MOS开关管导通，使电芯与保护电路板处于正常工作状态，而当电芯电压或回路中的工作电流超过控制IC中比较电路预设值时，在15～30ms内（不同控制IC与C-MOS有不同的响应时间），将CMOS关断，即关闭电芯放电或充电回路，以保证使用者与电芯的安全。
第二章保护板的工作原理保护板的工作原理图：如图中，IC由电芯供电，电压在2v－5v均能保证可靠工作。
1、过充保护及过充保护恢复当电池被充电使电压超过设定值VC(4.25-4.35V，具体过充保护电压取决于IC)后，VD1翻转使Cout变为低电平，T1截止，充电停止.当电池电压回落至VCR(3.8-4.1V，具体过充保护恢复电压取决于IC)时，Cout变为高电平，T1导通充电继续，VCR必须小于VC一个定值，以防止频繁跳变。
锂电池保护板基础知识
锂电池保护板基础知识(总12页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除锂电池保护板的基础知识普及第一章保护板的构成和主要作用一、保护板的构成锂电池（可充型）之所以需要保护，是由它本身特性决定的。
由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。
锂电池的保护功能通常由保护电路板和PT协同完成，保护板是由电子电路组成，在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，即时控制电流回路的通断；PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。
保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件NTC、ID存储器等。
其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电路沟通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻（数十毫秒）控制MOS开关关断，保护电芯的安全。
NTC是Negative temperaturecoefficient的缩写，意即负温度系数，在环境温度升高时，其阻值降低，使用电设备或充电设备及时反应、控制内部中断而停止充放电。
ID 存储器常为单线接口存储器，ID是Identification 的缩写即身份识别的意思，存储电池种类、生产日期等信息。
可起到产品的可追溯和应用的限制。
二、保护板的主要作用一般要求在-25℃～85℃时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的工作电流、电压，在一切正常情况下C-MOS开关管导通，使电芯与保护电路板处于正常工作状态，而当电芯电压或回路中的工作电流超过控制IC中比较电路预设值时，在15～30ms内（不同控制IC与C-MOS有不同的响应时间），将CMOS关断，即关闭电芯放电或充电回路，以保证使用者与电芯的安全。
第二章保护板的工作原理保护板的工作原理图：如图中，IC由电芯供电，电压在2v－5v均能保证可靠工作。
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锂电池保护板的基础知识普及(总6页)-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-第一章保护板的构成和主要作用一、保护板的构成锂电池（可充型）之所以需要保护，是由它本身特性决定的。
由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。
锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC协同完成，保护板是由电子电路组成，在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，即时控制电流回路的通断；PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。
保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件NTC、ID存储器等。
其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电路沟通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻（数十毫秒）控制MOS开关关断，保护电芯的安全。
NTC 是Negative temperaturecoefficient的缩写，意即负温度系数，在环境温度升高时，其阻值降低，使用电设备或充电设备及时反应、控制内部中断而停止充放电。
ID 存储器常为单线接口存储器，ID是Identification 的缩写即身份识别的意思，存储电池种类、生产日期等信息。
可起到产品的可追溯和应用的限制。
二、保护板的主要作用一般要求在-25℃～85℃时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的工作电流、电压，在一切正常情况下C-MOS开关管导通，使电芯与保护电路板处于正常工作状态，而当电芯电压或回路中的工作电流超过控制IC中比较电路预设值时，在15～30ms内（不同控制IC与C-MOS有不同的响应时间），将CMOS关断，即关闭电芯放电或充电回路，以保证使用者与电芯的安全。
第二章保护板的工作原理保护板的工作原理图：如图中，IC由电芯供电，电压在2v－5v均能保证可靠工作。
1、过充保护及过充保护恢复当电池被充电使电压超过设定值VC，具体过充保护电压取决于IC)后，VD1翻转使Cout变为低电平，T1截止，充电停止.当电池电压回落至VCR，具体过充保护恢复电压取决于IC)时，Cout变为高电平，T1导通充电继续， VCR必须小于VC一个定值，以防止频繁跳变。
锂电池保护板的基础知识普及
第一章保护板的构成和主要作用一、保护板的构成锂电池（可充型）之所以需要保护，是由它本身特性决定的。
由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。
锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC协同完成，保护板是由电子电路组成，在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，即时控制电流回路的通断；PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。
保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件NTC、ID存储器等。
其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电路沟通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻（数十毫秒）控制MOS开关关断，保护电芯的安全。
NTC是Negative temperaturecoefficient的缩写，意即负温度系数，在环境温度升高时，其阻值降低，使用电设备或充电设备及时反应、控制内部中断而停止充放电。
ID 存储器常为单线接口存储器，ID 是Identification 的缩写即身份识别的意思，存储电池种类、生产日期等信息。
可起到产品的可追溯和应用的限制。
二、保护板的主要作用一般要求在-25℃～85℃时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的工作电流、电压，在一切正常情况下C-MOS开关管导通，使电芯与保护电路板处于正常工作状态，而当电芯电压或回路中的工作电流超过控制IC中比较电路预设值时，在15～30ms内（不同控制IC与C-MOS有不同的响应时间），将CMOS关断，即关闭电芯放电或充电回路，以保证使用者与电芯的安全。
第二章保护板的工作原理保护板的工作原理图：如图中，IC由电芯供电，电压在2v－5v均能保证可靠工作。
1、过充保护及过充保护恢复当电池被充电使电压超过设定值VC(4.25-4.35V，具体过充保护电压取决于IC)后，VD1翻转使Cout变为低电平，T1截止，充电停止.当电池电压回落至VCR(3.8-4.1V，具体过充保护恢复电压取决于IC)时，Cout变为高电平，T1导通充电继续， VCR必须小于VC一个定值，以防止频繁跳变。
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分口和共口选择原则
基本原则
1，个别客户会指定用分口或共口，这种情况下客户说了算。
2，如果充电电流小，放电电流大。比如充电5A，放电20A。 建议选用分口。（充电配置1个MOS管，放电配置4个MOS管）
3，如果充电电流和放电电流差不多，或者充电电流比放电电 流大。建议选用共口板。（充电MOS管和放电MOS管一样多）
硬件式保护板（简单保护板）
硬件式保护板： 应用专用锂电池保护芯片，当电池电压达到上限值或下限值 时，控制开关器件MOS管切断充电回路或放电回路，实现保 护电池组的目的。 特点： 1，只实现过充、过放保护。部分能实现过流保护、反接保护。 其它附加功能通通不能满足 2，保护阀值不可更改（一般保护点为3.9V和2.0V） 3，均衡阀值不可更改（一般均衡电流在150mA以下） 分类： 硬件式保护板从电流走向可分为：
LOAD
放电 -
电 压
2.0V
保护板均衡功能
为什么要加均衡：电芯由于生产工艺所限，不可能做到每一个 电芯的电压内阻等做到完全一致。在串联使用的过程中，内阻 大的电芯先放完电，又先充饱电，长期这样使用，各个串联电 芯的容量和电压的差异也越来越明显。
均衡的目的：使各电芯电压保持一致，最大限度的增加电池组 的放电容量，延长电池组的使用寿命。 目前最通用的均衡方式主要分为两种，一种是耗能式，另一种 是能量转移式。
基本保护要求：过充保护，过放保护 加强保护要求：过流保护，高温保护，低温保护，短路保 护，反接保护 扩展要求：一致性好，压差小，温差小
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9/4/2020
前言—为什么锂电池需要保护
安全问题解决以后，根据不同的使用环境和使用场合，
客户提出了很多附加功能需求：
简单保护板
充电MOS管 放电MOS管
一款共口保护板：30A充放
采样电阻
分口和共口区别
分
共
口
口
保
保
护
护
板
板
为什么要区分共口和分口？
1，对于客户来说，一般不关心是分口还是共口。他们只需要给他们提供电 池正负极。只不过有些客户充电口和放电口共用一个接口，有些客户要求充 电口和放电口可以分开接线。
2，保护板过流能力是由MOS管的过流能力和数量决定的；MOS管占了保护 板大部分成本。一般来说，充电电流较小，放电电流较大。对于这种应用需 求，我们设计成分口保护板，以降低成本
保护板基本工作原理
过
过
电
放
充
控 制
IC
控 制
量
+
-
充电
保护板基本工作原理
过
过
电
放
充
控 制
IC
控 制
量
+
-
充电
保护板基本工作原理
过
过
放
充
控 制
IC
控 制
+
-
充电
3.9V
电 量
保护板基本工作原理
过 放
电
控
制
IC
量
放电
+
-
LOAD
保护板基本工作原理
电
IC
量
放电
+
LOAD
保护板基本工作原理
IC
+
9/4/2020
前言—为什么锂电池需要保护
锂离子电池过充、过放会有什么后果？
过充：电池内会产生大量气体，使内部压力迅速上升，导 致电报废．
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9/4/2020
前言—为什么锂电池需要保护
锂电池很好，但它很娇贵。为确保使用安全，有很多 要求：
锂电池保护板及BMS知识培训
电子研究所
Surpassing customer’s expectation
目录
❖ 前言 ❖ 简单保护板（硬件保护板） ❖ 软件保护板（通讯保护板，启动电
源保护板，Discover 保护板等） ❖ 电池管理系统（BMS） ❖ 应用案例及相关问题
前言—为什么锂电池需要保护
我司保护板的前世今生
最早我们外购保护板
早期外购的方式在交期、选型、售后维护等方面有很多问题， 后来我司自己开发了一些列保护板。我司早期自己开发的保护 板在原理方案，物料来料，单板加工检测等方面也存在问题， 因此一直以来产品都不是很稳定。
公司原先策略是把我司自己开发的库存保护板用完后不再自己 开发生产，全部转为外购。现在很多比较专业的保护板厂家知 道我们自己有做保护板，都不愿和我司合作。因此后续可能还 需要自己开发。
通讯功能—客户需要了解电池组的运行状态信息，RS232 / RS485 / CAN等 SOC(State Of Charge)计算 / SOH预估 告警功能—电池有问题时需要及时告知客户 记录功能—最好能记录电池组的历史运行过程数据，包括告警 历史数据等 故障诊断功能—保护板或管理系统自己出了问题要能诊断 显示功能—客户通过显示屏可以直接读取信息、设置参数 均衡功能******
分口保护板—总共三个接口：充电口，放电口， 共口保护板
简单保护板
电阻 电容 PCB
保护IC
MOS管
简单保护板
充电MOS管1颗 散热板支撑柱
放电MOS管4颗
一款分口保护板：5A充20A放
目录
❖ 前言 ❖ 简单保护板（硬件保护板） ❖ 软件保护板（通讯保护板，启动电
源保护板，Discover 保护板等） ❖ 电池管理系统（BMS） ❖ 应用案例及相关问题
不同材料电池的电压特性
磷酸铁锂系列（厂标充电截止电压≤3.85Ｖ，放电截止电压 ≥2.5Ｖ） 三元系列（充电截止电压≤4.2Ｖ，放电截止电压≥2.7Ｖ） 锰酸锂系列（充电截止电压≤4.2Ｖ，放电截止电压≥2.7Ｖ）
术语： 过充，即充电电压超出上限电压； 过放，即放电截止电压低于下限电压．
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前言—锂电池保护产品分类
为满足不同的需求，产生了多种类型的锂电池保护产品
保护板
硬件保护板（简单保护板）
软件保护板（通讯保护板，启动电源保护 板，Discover保护板，客户定制保护板等）
管理系统
目录
❖ 前言 ❖ 硬件式保护板（简单保护板） ❖ 软件式保护板（通讯保护板，启动
电源保护板，Discover 保护板等） ❖ 电池管理系统（BMS） ❖ 应用案例及相关问题
目前新一代的保护板系列型号在陆续开发中。在功能和可靠性 方面都有较大提升。
最新选型表
保护板基本工作原理
放电MOS管
n节电芯 电芯
过放控制
过
充
控
制
IC
充电MOS管
充放电端电
+
通讯保护板
❖ 前言 ❖ 简单保护板（硬件保护板） ❖ 软件保护板（通讯保护板，启动电
源保护板，Discover 保护板等） ❖ 电池管理系统（BMS） ❖ 应用案例及相关问题