锂电池保护板和BMS知识培训
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爆炸
• 过放：缩短电池寿命，直接损坏致电池报废．
前言—为什么锂电池需要保护
锂电池很好，但它需要保护。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
前言—为什么锂电池需要保护
分口保护板—总共三个接口：充电口，放电口，公共端 共口保护板—总共两个接口：正、负接口
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
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
保护板基本工作原理
IC
+
LOAD
放电 -
电池带电量以及 很少，电压还到 了欠压保护点， IC控制MOS管
停止放电
2.0V
保护板使用需要注意事项
不能随意串联：保护板的开关器件使用的是MOS管，MOS管的价格
与其耐压成正比关系，因此设计保护板时选用MOS管的耐压等级一般只 会比对应电池组电压高一些，不会留太大余量。 例如：对于4串保护板，电池组最高电压不会超过16V，因此MOS管一般 选20V或者25V。 如果用两块4串保护板的电池组串联起来用于组成8串的电池组，当保护 板的ＭＯＳ管断开时，整个电池组的电压会施加在ＭＯＳ管上，导致Ｍ ＯＳ管过压击穿损坏。
• 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≥2.7
Ｖ）
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．
4/30/2021
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， 导致电池
锂电池保护板及 BMS知识
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
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）
持续工作电流与峰值电流定义：一般峰值电流定义为持续时间小
于１０Ｓ的瞬间电流。
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。
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
分口和共口选择原则
基本原则
1，个别了解保护板原理和成本构成的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）
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
-
充电
电量增加，单体电 压逐渐上升，但仍
未到保护电压
保护板基本工作原理
过
过
放
充
控 制
IC
控 制
+
-
充电
3.9V
电池充满，单
电 体电压达到上
量
限保护点，IC 控制MOS管关
断，停止充电
Baidu Nhomakorabea
保护板基本工作原理
过
放
控
制
IC
放电
+
-
LOAD
电池带电，可 以持续放电
保护板基本工作原理
IC
放电
+
LOAD
电池带电量减 小，但电压还 未到欠压保护 点，继续放电
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
+
保护板基本工作原理
过
过
放
充
控 制
IC
控 制
+
-
充电
初始电量较低， 单体电压较低
保护板基本工作原理
过
过
放
充
控 制
IC
控 制
+
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：
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： • 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******
我司保护板的发展过程
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。
• 过放：缩短电池寿命，直接损坏致电池报废．
前言—为什么锂电池需要保护
锂电池很好，但它需要保护。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
前言—为什么锂电池需要保护
分口保护板—总共三个接口：充电口，放电口，公共端 共口保护板—总共两个接口：正、负接口
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
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
保护板基本工作原理
IC
+
LOAD
放电 -
电池带电量以及 很少，电压还到 了欠压保护点， IC控制MOS管
停止放电
2.0V
保护板使用需要注意事项
不能随意串联：保护板的开关器件使用的是MOS管，MOS管的价格
与其耐压成正比关系，因此设计保护板时选用MOS管的耐压等级一般只 会比对应电池组电压高一些，不会留太大余量。 例如：对于4串保护板，电池组最高电压不会超过16V，因此MOS管一般 选20V或者25V。 如果用两块4串保护板的电池组串联起来用于组成8串的电池组，当保护 板的ＭＯＳ管断开时，整个电池组的电压会施加在ＭＯＳ管上，导致Ｍ ＯＳ管过压击穿损坏。
• 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≥2.7
Ｖ）
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．
4/30/2021
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， 导致电池
锂电池保护板及 BMS知识
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
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）
持续工作电流与峰值电流定义：一般峰值电流定义为持续时间小
于１０Ｓ的瞬间电流。
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。
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
分口和共口选择原则
基本原则
1，个别了解保护板原理和成本构成的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）
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
-
充电
电量增加，单体电 压逐渐上升，但仍
未到保护电压
保护板基本工作原理
过
过
放
充
控 制
IC
控 制
+
-
充电
3.9V
电池充满，单
电 体电压达到上
量
限保护点，IC 控制MOS管关
断，停止充电
Baidu Nhomakorabea
保护板基本工作原理
过
放
控
制
IC
放电
+
-
LOAD
电池带电，可 以持续放电
保护板基本工作原理
IC
放电
+
LOAD
电池带电量减 小，但电压还 未到欠压保护 点，继续放电
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
+
保护板基本工作原理
过
过
放
充
控 制
IC
控 制
+
-
充电
初始电量较低， 单体电压较低
保护板基本工作原理
过
过
放
充
控 制
IC
控 制
+
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：
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： • 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******
我司保护板的发展过程
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。