锂电池保护板和BMS知识培训

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。
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
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）
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。
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
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
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******
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：
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
+
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）
-
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
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
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
• 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