保护电路板标准地标送审稿.doc

Q/ZHZB 02-2003DB广东省质量技术监督局 发布200X-XX-XX实施200X-XX-XX发布锂离子电池保护电路板技术要求（送审稿）DB XX-200X广东省地方标准1DBXX-200X前 言锂离子电池保护用电路板是对可充电锂离子电池体、聚合物可充电锂电池体及其他相类似的可充电锂电池体的过充电、过放电或过载短路提供保护的专用电路板，当前锂离子（含锂聚合物）电池以其高能量密度和无记忆性的特点应用十分广泛，其动作特性与可靠性关系到电芯的安全与危险发生的概率。本标准为锂离子电池保护电路板生产单位提供统一的、规范的标准，作为生产、检测的依据。本标准由广东省技术监督电池产品质量监督检验站提出并归口。本标准主要起草单位：广东省技术监督电池产品质量监督检验站、惠州市蓝微电子有限公司、珠海市讯达科技有限公司、七喜控股股份有限公司。本标准主要起草人：尹建文、何志辉、任素云、庄重生、邝健辉、谭建辉。I锂离子电池保护电路板1 范围本标准规定了锂离子电池保护电路板的技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存。本标准适用于一般用途的单节可充电锂离子电池体、聚合物可充电锂电池体及其他相类似的可充电锂电池体保护用电路板（以下简称保护电路板）。对于依附于与其他功能电路板的保护电路板可参照适用的部分执行。对于多节电池体的保护电路板，需另行制定附加的特殊要求。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 191 包装储运图示标志GB/T 2828.1 计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划GB/T 2829 周期检查计数程序及抽样表（适用于生产过程稳定性的检查）GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验A：低温GB/T 2423.2 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验A：高温GB/T 2423.3 电工电子产品基本环境试验规程 试验Ca：恒定湿热试验方法GB/T 2423.6 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Eb和导则：碰撞GB/T 18287 蜂窝式移动通讯手持机用锂离子电池技术规范GB/T 17626.2 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验SJ/T 11169 锂电池标准3 术语和定义3.1 电池保护电路板由电子元器件组成的电路板，防止受保护的任一单体电池受到过充电、过放电和短路过流。3.2 额定放电电流由制造厂商规定的一个放电电流值，在该电流值下，电池保护电路板上的元器件可长期正常工作。3.3 额定充电电流由制造厂商规定的一个充电电流值，在该电流值下，电池保护电路板上的元器件可长期正常工作。3.4 短路过流保护电流由制造厂商为防止电池保护电路板本身或外部电路的电流过大而引起危险的发生而设置的一个保护电流值，当电流值比该值大时保护电路板停止放电。3.5 保护动作电池保护电路板因触发电池保护电路板的信号或事件出现而停止充电或放电。3.6 保护动作延迟时间触发电池保护电路板的信号或事件出现至电池保护电路板停止充电或放电的时间。4 技术要求4.1 外观保护电路板的外观应整洁，元器件应无锈斑或氧化现象，印刷电路板上无焊渣或其他金属残余微粒。焊点应牢固，无虚焊、漏焊和焊锡不足的现象。提供给用户连接的焊盘应光洁，不得有氧化现象及其他污迹存在。4.2 过充电保护4.2.1 过充电保护动作保护电路板的过充电保护动作电压应在4.20V-4.40V之间。注：某些新型的可充电锂电池体，上述的电压要求值可能不适用，保护电路板的过充电保护动作电压及保护电路板适用的电池类型应在产品的技术文件中给出，并且这些技术要求值与适用的电池类型是配合的，动作电压值的偏差不应大于0.08V。4.2.2 过充电漏电流保护电路板动作停止充电时，保护电路板对电池体的充电漏电流应不大于20A。4.2.3 过充电保护动作延迟时间保护电路板的过充电保护动作的响应延迟时间应不大于2.5s 。4.2.4 过充电保护状态的保持保护电路板动作停止充电后，应当对工作状态进行保持直至充电电压消失，不得因电池端的电压下降而出现重新进行充电现象。4.3 过放电保护4.3.1 过放电保护动作保护电路板的过放电保护动作电压应在2.20V-3.10V之间。4.3.2 过放电漏电流保护电路板动作停止放电时，电池体对外部电路的放电漏电流应不大于1.0A。4.3.3 过放电保护动作延迟时间保护电路板的过放电保护动作的响应延迟时间应不大于0.5s。4.3.4 过放电保护状态的保持保护电路板动作停止放电后，应当对工作状态进行保持直至放电回路断路，不得因电池端的电压回升而出现重新进行放电现象。4.4 短路过流保护4.4.1 短路过流保护动作当保护电路板外部电路出现短路过流使得电池体输出电流大于制造厂设定的短路过流保护电流时，保护电路板应动作，停止对被保护的电池体放电。4.4.2 短路过流保护动作延迟时间保护电路板的短路过流保护动作的响应延迟时间应不大于50ms。4.4.3 短路过流保护状态的保持保护电路板动作停止放电后，应当对工作状态进行保持直至放电回路断路。4.5 保护后的恢复当引发保护电路板保护动作的因素解除后，重新对保护电路板进行充电或放电操作，保护电路板应能正常工作。若保护电路板需要通过充、放电或其他简易的手动操作后才能恢复正常工作的仍视为符合本要求。4.6 耐受输出过载保护电路板应能承受负载的过载。使负载电流为短路过流保护动作电流的0.7倍，试验历时30min，试验过程中，不得出现金属熔化，布线烧毁，起火或冒烟的现象。试验后保护电路板的各项功能应正常。4.7 静态消耗电流保护电路板电池连接端的静态消耗电流应不大于7A。4.8 内阻保护电路板的内阻的范围或最大限值应在产品的技术文件中给出。本标准5.8条中给出推荐的测试方，以供发生争议时使用。4.9 耐压4.9.1 正向耐压保护电路板应能经受得起因充电器电路故障而引起的高电压应力而不出现损坏。4.9.2 反向耐压保护电路板应能经受得起因使用不当而引起的反向电压应力而不出现损坏，同时反向的电压对电池端所产生的电流值不大于5mA，对额定充电电流不大于200mA的保护电路板，该值不得大于0.5mA。4.10 连接4.10.1 保护电路板的连接可以是提供印刷电路焊盘、插接端子、螺纹接线端子、无螺纹接线端子。4.10.2 在进行输出过载试验时，若试验的电流大于4A，除仅提供印刷电路焊盘的保护电路板外，应测量连接端子的发热温升，温升应不超过40K。4.10.3 各种接线端子应安装牢固，铁质部件应是防锈的。4.11 静电放电抗扰性保护电路板应具有足够的抵抗静电放电干扰的能力。保护电路板应能承受严酷等级为8kV的对空气放电试验，对于与充电电源装置连接的端子应能承受严酷等级为4kV的接触放电试验，试验后保护电路板应能正常工作。4.12 环境适应性4.12.1 高温性能保护电路板在环境温度为602的条件下应能正常工作，过充电与过放电的保护动作电压值的变化量应不大于2.0% 。4.12.2 低温性能保护电路板在环境温度为-202的条件下应能正常工作, 过充电与过放电的保护动作电压值的变化量应不大于2.0% 。4.12.3 恒定湿热保护电路板在环境环境温度为402，相对湿度为93%2%的条件下应能正常工作。4.12.4 耐碰撞性电路板的三个轴向面分别依次承受脉冲峰值加速度为150m/s2，脉冲宽度为6ms的碰撞试验1000次后，元器件应无脱焊、松动现象，并应能正常工作。4.13 可靠性保护电路板应有足够的可靠性,在552环境温度下的平均故障间隔时间（MTBF）应不低于20000h。5 检验方法5.1 外观检验检验人员眼部距产品约0.25m左右，以目光、手感进行检验，结果应符合3.1条的要求。5.2 过充电保护试验5.2.1 过充电保护动作试验在环境温度为255条件下，在保护电路板的外部连接端子接一恒流源，恒流源的开路电压为6.0V，模拟电池处于充电状态，电流为额定充电电流，电池体连接端处由一可调的可反向充电的电压源装置代替。使电压源装置初始电压为4.19V，保护电路板应不动作，当电压源装置加至4.40V时或到达之前时，保护电路板应动作，停止对被保护的电池体充电。5.2.2 过充电漏电流测量在过充电保护动作试验中当保护电路板动作停止充电时，用电流表测得电池体连接端处的充电漏电流值应不大于20A。5.2.3 过充电保护动作延迟时间测量在过充电保护动作试验中，电压源装置突加至4.40V，用数字逻辑电路计时器或具相似功能的计时仪器进行测量过充电保护动作的响应延迟时间，结果应不大于2.5s。5.2.4 过充电保护状态的保持试验在过充电保护动作试验中，保护电路板动作停止充电后，将电池体连接端处的电压缓缓调至3.6V, 过程中保护电路板不得出现进行充电现象。5.3 过放电保护5.3.1 过放电保护动作试验在环境温度为255条件下，在保护电路板的外部连接端子接一电阻，使得外部连接端的电流为额定放电电流，电池体连接端处由一可调的电压源代替，模拟电池处于放电状态。使电压源装置初始电压为3.01V，保护电路板应不动作，当电压源装置降至2.20V时或到达之前时，保护电路板应动作，停止放电。5.3.2 过放电漏电流测量在过放电保护动作试验中当保护电路板动作停止放电时，用电流表测得电池体连接端处的放电漏电流值应不大于1.0A。5.3.3 过放电保护动作延迟时间测量在过放电保护动作试验中，电压源装置突减至2.20V，用数字逻辑电路计时器或具相似功能的计时仪器进行测量过放电保护动作的响应延迟时间，结果应不大于0.1s。5.3.4 过放电保护状态的保持试验在过放电保护动作试验中，保护电路板动作停止放电后，将电池体连接端处的电压缓缓调至3.6V, 过程中保护电路板不得出现放电现象。5.4 短路过流保护试验5.4.1 短路过流保护动作试验在环境温度为255条件下，在保护电路板的电池体连接端处连接电压源，电压源电压为3.6V，电池体连接端处连接一可调的电阻，使得电池体输出电流比制造厂设定的短路过流保护电流大10%，保护电路板应动作，停止对被保护的电池体放电。5.4.2 短路过流保护动作延迟时间测量在短路过流保护动作试验中，通过突加负载过流，用数字逻辑电路计时器或具相似功能的计时仪器进行测量过放电保护动作的响应延迟时间，结果应不大于50ms。5.4.3 短路过流保护状态的保持试验在短路过流保护动作试验中，保护电路板动作停止放电后，将电池体连接端处的可调电阻缓缓调至相当于提供0.5倍额定放电电流的阻值位置, 过程中保护电路板不得出现放电现象。5.5 保护后的恢复试验通过5.2条、5.3条、5.4条的试验进行验证，必要时对保护电路板进行充、放电或按技术文件规定进行简易的手动操作来验证保护电路板保护后是否具有可恢复性。5.6 耐受输出过载试验在环境温度为255条件下，在保护电路板的电池体连接端处连接电压源，电压源电压为3.6V，电池体连接端处连接一可调的电阻，使负载电流为短路过流保护动作电流的0.7倍，试验历时30min，试验过程中，不得出现金属熔化，布线烧毁，起火或冒烟的现象。试验后，当保护电路板冷却至室温后，保护电路板应符合4.2.1条和4.3.1条的要求。当以0.7倍短路过流保护动作电流进行本试验时，保护电路板产生保护动作时，则应以保护电路板可工作30min为原则，选取尽可能大的电流工作。5.7 静态消耗电流测量在环境温度为255条件下，在保护电路板的每个电池体连接端处连接电压源，电压源电压为3.6V，用电流表测得保护电路板电池连接端的静态消耗电流应不大于7A。5.8 内阻测量5.8.1 直流内阻测量在环境温度为255条件下，在保护电路板的电池体连接端处连接电压源，电压源电压为3.6V，当保护电路板以额定放电电流进行放电时，测量负载的电压，电压源与负载电压的差值与放电电流的比值为保护电路板的直流内阻。内阻的测量过程中应当排除连接导线电阻以及接触电阻的影响。5.8.2 交流内阻测量在环境温度为255条件下，在保护电路板的电池体连接端处连接电压源，电压源电压为3.6V，当保护电路板以额定放电电流进行放电时，用1kHz频率的信号测量电路的交流内阻。内阻的测量过程中应当排除连接导线电阻以及接触电阻的影响。5.9 耐压试验5.9.1 正向耐压试验在环境温度为255条件下，在保护电路板外部连接端子处施加的电压值为：4.2V3，保护电路板的电池体连接端处连接电压源，电压源电压为：4.2V1.5，试验历时2h，试验后保护电路板应能正常工作。5.9.2 反向耐压试验在环境温度为255条件下，在保护电路板外部连接端子处施加的电压值为：-3.6V2，保护电路板的电池体连接端处连接电压源，电压源电压为：3.6V，试验历时2h，试验过程中用电流表测得外部连接端处的充电漏电流值应符合4.9.2的要求。试验后保护电路板应能正常工作。5.10 连接检查通过目光、手感对保护电路板进行检查，结果应符合3.10条的要求。对于端子的发热温升在环境温度为255条件下进行，应使用细丝热电偶测量，对螺纹端子的螺钉或螺母施加的力矩为GB2099.1-1996表6中的规定值的2/3，试验连接导线应使用单心铜导线，截面积的选取见下表：额定放电电流试验用铜线截面积(mm2)3A0.53A6A0.756A10A1.010A16A1.516A25A2.5试验进行的时间为30min，试验结果应符合4.10.2条的要求。5.11 静电放电抗扰性试验电路保护板的静电放电抗扰性试验应在带有电池的情况下进行，电池的容量的选取应以其1C放电电流不低于0.5倍电路保护板额定放电电流为原则。试验方法按GB/T 17626.2的规定进行，严酷度按本标准.11的要求。实验结束后，对保护电路板测试过充电保护电压和过放电保护电压，结果应符合4.2.1条和4.3.1条的要求。5.12 环境适应性检查5.12.1 高温性能试验保护电路板在环境温度为602的高温箱中放置2h后，在箱中测试过充电保护电压和过放电保护电压，结果应符合4.12.1条的要求。5.12.2 低温性能试验保护电路板在环境温度为-202的低温箱中放置2h后，在箱中测试过充电保护电压和过放电保护电压，结果应符合4.12.2条的要求。5.12.3 恒定湿热试验保护电路板在环境温度为402，相对湿度为93%2%的湿热试验箱中16h后，在箱中测试过充电保护电压和过放电保护电压，结果应符合4.2.1条和4.3.1条的要求。5.12.4 耐碰撞性试验保护电路板的三个轴向面分别依次承受脉冲峰值加速度为150m/s2，脉冲宽度为6ms的碰撞试验1000次，试验后，元器件应无脱焊、松动现象，测试过充电保护电压和过放电保护电压，结果应符合4.2.1条和4.3.1条的要求。5.13 可靠性试验保护电路板应有足够的可靠性,其平均故障间隔时间（MTBF）应不低于20000h。在保护电路板的每个电池体连接端处连接电压源，电压源电压为4.0V，电池体连接端处连接一可调的电阻，试验过程中使负载电流等于1/2额定放电电流。试验环境温度为552。试验采用定时截尾方式，试验总数为100块，总的块时数为78000块时，平均每块试验780小时，允许失效数为1块。失效是指保护电路板不符合4.2.1条和4.3.1条的要求或静态消耗电流大于20A。6 检验规则产品的检验分为出厂检验和型式检验。6.1 出厂检验6.1.1 出厂检验由制造厂的质量管理部门进行，出厂检验的试验方法允许偏离本标准要求。6.1.2 出厂检验的项目见下表：序号技术要求试验方法检验项目AQL14.15.1外观0.124.2.15.2.1过充电保护动作0.02534.2.25.2.2过放电保护动作0.02544.55.5保护后的恢复0.02554.75.7静态消耗电流0.664.85.8内阻0.1抽样方案采用GB/T 2828.1中正常检查一次抽样方案，检查水平为一般检查水平。6.1.3 出厂检验中抽检不合格的批应退回生产部进行返工，其后提交检验时抽样方案采用GB/T 2828.1中加严检查一次抽样方案，检查水平为一般检查水平。只有通过检验才允许出厂。6.2 型式试验6.2.1 当出现下列条件之一，应进行型式试验：a）新产品或老产品转厂生产的试制鉴定；b）正式生产后，如设计、材料、工艺、结构有较大的改变可能影响产品性能时；c）正常批量生产时，每半年进行一