锂电池保护板基础知识通俗讲义

锂电池保护板基础知识讲座

目录一、锂电池为什么需要保护板二、保护板的分类三、保护板上的字符说明四、保护板的工作原理一、锂电池为什么需要保护板3锂电池为什么需要保护板?一、锂电池为什么需要保护板41、最直接的原因：锂和锂化合物是一种活泼化学物质，电性参数要求在一定的范围内！2、监控锂电池的状态，比如采集电压、电流、温度，计算剩余电量等。3、发生异常（过充、过放、过流、过温、短路等）时关断充电或放电的回路，禁止充电或放电。保护板的作用就是保护和采集二、保护板的分类5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。二、保护板的分类6按结构分电流生产的条件是？二、保护板的分类7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。二、保护板的分类8按结构分电池组的工作回路二、保护板的分类9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。二、保护板的分类10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。二、保护板的分类11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。二、保护板的分类12按结构分三、下图为正极保护同口、负极过流，都要经过保护板。例如我们常用的TI的BQ40Z50。二、保护板的分类13按结构分四、下图为负极保护分口、负极过流，正极直通，不经过保护板。MOS管导通的时候为双向导通，在同口的时候，充电或放电电流都需要经过两个MOS管；也可以做成不经过对方的MOS的方式，充电只走充电MOS，放电只走放电MOS，这就是分口结构。二、保护板的分类14按结构分五、下图为正极保护分口、负极过流三、保护板上的字符说明

如下图，保护板上一般有以下字符：B-、B1、B2…Bn、B+、C+、C-、P+、P-、C(SMBC/SCL)、D(SMBD/SDA)、RX、TX三、保护板上的字符说明三、保护板上的字符说明三、保护板上的字符说明C+:充电正极（C是充电的英文单词Charge的首字母，也可看成是充电的拼音Chongdian首字母）C-：充电负极P+：放电正极（P是电池包的单词Pack首字母）P-：放电负极B+：电池正极（B是电池的单词Battery首字母）B-：电池负极C：通讯的地址线（SMBC是SMBUS协议的地址，SCL是I2C协议的地址）D：通讯的数据线（SMBD是SMBUS协议的数据，SDA是I2C协议的数据）Bn：代表第n节电池正极P(±)/C(±)同用一根线的时候，只保留P(±)三、保护板上的字符说明下图保护板将第一节正极标B1-，第二节正极标B2-是错误的，应该是B1+、B2+，或者去掉符号，直接标B1、B2四、保护板的工作原理锂电池组的充电回路电流从充电器的正极出发，经过电池组，经过采样电阻，经过放电MOS和充电MOS，回到充电器的负极。充电回路受控于充电MOS管四、保护板的工作原理锂电池组的放电回路电流从电池的正极出发，经过负载、经过充电MOS和放电MOS、经过采样电阻，回到电池的负极。放电回路受控于放电MOS管四、保护板的工作原理保护板的功能分为基本保护、二级保护和通讯（电量计、采集数据）基本保护：过充保护当电池组的电池电压最高一节的电压大于芯片的过充值并超过过充延时时间，就关闭充电MOS管，切断充电回路，停止充电。四、保护板的工作原理基本保护：过充保护恢复当电池组的每一节电压都小于芯片的过充恢复值并超过过充恢复延时时间，就打开充电MOS管，接通充电回路，恢复充电。四、保护板的工作原理基本保护：过充保护和恢复示意图四、保护板的工作原理基本保护：过放保护当电池组的电池电压最低一节的电压小于芯片的过放值并超过过充延时时间，就关闭放电MOS管，切断放电回路，停止放电。四、保护板的工作原理基本保护：过放保护恢复当电池组的每一节电压都大于芯片的过放恢复值并超过过放恢复延时时间，就打开放电MOS管，接通放电回路，恢复放电四、保护板的工作原理基本保护：过放保护和恢复示意图四、保护板的工作原理温度保护：有充电、放电的高温、低温保护。共有四种组合充电高温保护、充电低温保护放电高温保护、放电低温保护工作原理与前面的过充过放保护类似，超过温度点就切断相应的回路。基本保护：四、保护板的工作原理基本保护：过流保护：当充电电流或者放电电流超过设定电流值，并超过延时时间，就停止充电或者放电。原理为电流经过采样电阻后会在电阻上产生电压，检测芯片采集此电压来判断电流。检测电压=I*R。四、保护板的工作原理基本保护：过流恢复：过流状态解除或者负载、充电器移除后，对应的MOS管恢复导通。不同的保护芯片，恢复条件并不一样。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。基本保护：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。短路保护恢复也与过流保护恢复的条件一样，不同的芯片要求不一样。四、保护板的工作原理二级保护：锂电池在使用过程中，最危险的环节就是充电，电动自行车起火爆炸八成是在充电时引发。有些法令要求，为应对保护板的过充保护失效，需增加一个独立的二级保护