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      关键词：构成功能  接线

 

      1.锂动力电池�；ぐ骞钩�

 

       锂动力电池保护板是针对锂动力电池设计的起�；ぷ饔玫募�成电路板，锂动力电池需要�；な怯善浔旧硖匦跃龆ǖ�。由于锂动力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，因此在设计锂动力电池包时，会附带设计一块保护板。

 

       锂动力电池保护板通常由控制IC、开关管、精密采用电阻、NTC、PTC、ID存储器等构成，控制IC在锂动力电池包一切正常的情况下控制开关管导通，使电芯与外电路沟通，而当电芯电压或回路电流、温度超过规定值时它立刻（数十毫秒）控制开关管关断，保护电芯的安全。

 

       NTC是Negative temperature coefficient的缩写，即负温度系数电阻，在环境温度升高时，其阻值降低。ID存储器常为单线接口存储器，在ID存储器存储着锂动力电池包种类、生产日期等信息，可起到产品的可追溯和使用寿命信息。

 

       PTC是英文Positive Temperature Coefficient的缩写，是正温度系数电阻，锂动力电池包产品内PTC可以防止锂动力电池包高温放电和不安全的大电流的发生，根据锂动力电池包的电压、电流密度特性和应用环境，对PTC有专门的要求。PTC是锂动力电池包产品内一个非常重要的部件，对锂动力电池包的安全担负着重要使命，它本身的性能和品质也是锂动力电池包性能和品质的一个重要因数。

 

      2.锂动力电池�；ぐ骞δ�

 

       锂动力电池的保护由电子电路组成，在-40℃～+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压、充放回路的电流及电芯温度，即时控制电流回路的通断。针对单一电芯保护的�；ぐ迳杓苹嵯喽约虻�，而针对锂动力电池包�；さ谋；ぐ迳杓疲�按照不同的需要，其设计复杂程度各不相同。

       在锂动力电池包�；ぐ迳杓浦行枰�考虑的因素较多，如电压平台问题，锂动力电池包在使用中往往被要求很大的平台电压，所以设计锂动力电池包�；ぐ迨本×渴贡；ぐ宀挥跋斓缧镜姆诺绲缪�，这样对控制IC、采样电阻等元件的要求就会很高，电流采样电阻应满足高精密度，低温度系数，无感等要求。锂电池保护板的电路如图1所示，在图1中，B＋、B-分别是接电芯的正、负极；P＋、P-分别是�；ぐ迨涑龅恼�、负极；T为温度电阻（NTC）端口。锂电池�；ぐ宓闹饕�功能有过充保护、过放保护、过流�；�、短路保护、温度保护。

 

      （1）过充保护

 

       锂动力电池包过充�；さ亩ㄒ澹旱憋�动力电池包某一串电压大于（过压）最大值时，且达到�；ぱ映偈奔�，IC控制Q2关断充电回路。场效应管Q1、Q2可等效为两只开关，当Q1或Q2的G极电压大于1V时，开关管导通。导通开关管的D、S间内阻很小（数十毫欧姆），相当于开关闭合；当G极电压小于0.7V时，开关管截止，截止的开关管的D、S极间的内阻很大（几兆欧姆），相当于开关断开。

 

       在锂动力电池包充电时，当锂动力电池包通过充电器正常充电时，随着充电时间的增加，电芯两端的电压将逐渐升高，当电芯电压升高到4.4V（通常称为过充�；さ缪梗┦�，控制IC将判断电芯已处于过充电状态，控制IC将使Q2截止，此时电芯的B一极与�；さ缏返腜-端之间处于断开状态并保持，即电芯的充电回路被切断，停止充电。

 

       当�；さ缏返腜＋与P-端接上放电负载后，因此时虽然过充电控制开关管Q2截止，但其内部的二极管正方向与放电回路的电流方向相同，所以仍可对负载放电。当电芯两端电压低于4.3V（通常称为过充保护恢复电压）时，控制IC将Q2退出过充电保护状态，即Q2导通，即电芯的B-端与�；さ缏稰-端又重新接上，电芯又能进行正常的充电。

 

      （2）过放保护

 

       锂动力电池包过放�；さ亩ㄒ澹旱憋�动力电池包某一串电压小于（欠压）最大值时，且达到�；ぱ映伲琁C控制Q1关断放电回路。

 

       当电芯通过外接的负载进行放电时，锂动力电池包两端的电压将慢慢降低，同时控制IC内部将通过电阻R1实时监测锂动力电池包电压，当单体电芯电压下降到2.3V（通常称为过放�；さ缪梗┦�，控制IC认为单体电芯已处于过放电状态，控制IC将使Q1截止，此时电芯的B-与P-之间处于断开状态，即锂动力电池包的放电回路被切断，电芯将停止放电。

 

       保护板处于过放电状态并一直保持到�；ぐ宓腜+与P-间电压上升到IC的门限电压（一般为3.1V，通常称为过放�；せ指吹缪梗�，控制IC将使Q1再次导通。即锂动力电池包的B-与�；ぐ宓腜-又重新接上，锂动力电池包经充电器直接充电。

 

      （3）过流�；�

 

       锂动力电池包的过流保护定义：当电池组P+与P-输出电流超过过流/短路电流值，并达到过流延时，控制电路控制放电开关管关断放电回路，停止放电。电流过大产生热量累积是需要一个持续的过程，所以过电流一般会有两重�；�，第一重�；さ纳瓒ㄖ当冉闲�，延时时间比较长，第二重�；さ纳瓒ㄖ当冉洗螅�延时时间很短。当过电流�；ざ�作后，回路电流瞬间就变成了0A，要想恢复�；ぷ刺�，一般有两种条件 ：

 

       1）不需要人工干预，在经过一段时间之后，自动打开回路，如果此刻依然为过流状态，则锂动力电池包又会进入�；�，若过流解除，锂动力电池包将进入工作状态。

 

       2）需要人工干预，等负载或者充电机移除后，人工复位过电流�；ぁ�

 

       锂动力电池包在对负载正常放电过程中，放电电流在经过串联的2个开关管时，由于开关管的导通阻抗，会在其两端产生一个电压，该电压值U=I×RDS×2（RDS为单个开关管的导通阻抗），控制IC对该电压值进行检测，若负载因某种原因导致异常，使回路电流增大，当回路电流大到使U》0.1V（该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值）时，控制IC使Q1由导通转为关断，从而切断了放电回路，使回路中电流为零，起到过电流保护作用。

 

       在控制IC检测到过电流发生至发出关断信号之间有一段延时时间，该延时时间的长短由C2决定，通常为13毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。在上述控制过程中，其过电流检测值大小不仅取决于控制IC的控制值，还取决于开关管的导通阻抗，开关管导通阻抗越大时，对同样的控制IC，其过电流�；ぶ翟叫�。

 

     （4）短路保护

 

       短路�；て涫狄彩枪�电流�；さ囊恢�，只不过当系统短路以后，电流理论上会变成无限大，这样产生的热量也是无限大，如果要等到软件反应过来再�；ぃ�锂动力电池包可能已损坏，因此，对于短路保护一般是采用硬件来自动触发，触发后传递给控制IC一个信号即可。

 

       当锂动力电池包P+与P-输出电流超过短路电流值，并达到短路延时，控制电路控制放电开关管关断放电回路，停止放电。短路�；な枪�电流�；さ囊恢旨�限形式，其控制过程及原理与过电流�；ひ谎�，短路只是在相当于在P+、P-间加上一个阻值小的电阻（约为0Ω）使�；ぐ宓母涸氐缌魉彩贝锏缴瓒ㄖ担��；ぐ辶⒓创シ⒍搪繁；�。

 

      （5）温度�；�

 

       锂动力电池包温度�；ざㄒ澹旱憋�动力电池包的温度达到温度阈值时，且达到�；ぱ映伲�控制电路控制关断充放电开关管，停止充放电。温度�；け冉霞虻ィ�温度�；ぶ涤猩舷抟灿邢孪�，甚至在细分还可以分为充电时的温度�；ひ约胺诺缡钡奈露缺；�，需根据实际需要设计。

 

       在设计时需要注意的是，在实际的测试中发现，温度是一个比较容易抖动的值（这和选用的传感器有关，比如使用热敏电阻），所以在判断的时候�；ぶ岛突指粗狄欢ㄒ�做出一个合理的区间，不然系统会不稳定。

 

       �；ぐ迳系腡端口为过温�；ざ耍�常见的过温�；さ缏肥窃赥端与P-端接一只NTC电阻（见图1中的R3），该电阻紧贴电芯安装。当用锂动力电池包长时间处于大功率工作状态时，锂动力电池包温度会上升，则NTC阻值会逐渐下降，锂动力电池包�；ぐ宓目刂艻C对NTC阻值进行检测，当阻值下降到设定阈值时，控制IC立即发出关断充放电开关管指令，从而达到保护锂动力电池包的目的。

 

      3.锂动力电池保护板接线

 

       锂动力电池�；ぐ宸终�极板和负极板，负极板分为负极同口板、负极分口板，其功能都是一样的，不支持通过软件来修改正、负极�；ぐ宓纳柚茫�所以只能按照�；ぐ褰酉咄祭慈范ū；し绞�。

      （1）负极板分口接线

 

       负极板分口接线如图2所示，负极板分口接线顺序见表1。

      （2）负极板同口接线

 

       负极板同口接线如图3所示，负极板分口接线顺序见表2。

      （3）正极板同口接线

 

       正极板同口接线如图4所示，正极板分口接线顺序见表3。

      （4）同口保护板接线步骤

       因不同厂家的锂动力电池包�；ぐ宓呐畔呤遣煌ㄓ茫�在接线时应确保使用配套排线，同口�；ぐ褰酉卟街枞缦拢�

 

       1）在接排线之前，不要把排线插入�；ぐ濉�

 

       2）将�；ぐ錌-线（蓝色粗线）接到动力电池总负极端。

 

       3）排线的第1根细黑线接B-，第2根线（细红线）连接第1串电池正极，后面依次连接每一串电池的正极，直到最后一串B+。

 

       4）排线接好后，测量插头背面每两个相邻金属端子间的电压，如果是三元聚合物电池电压应该在2.8～4.2V之间，铁锂电池应该在2.5～3.65V之间，钛酸锂电池应该在1.6～2.8V之间。

 

       5）检测电压无误后，将保护板插入�；ぐ宀遄�。

 

       6）测量电池B+，B-电压与P+，P-电压是否一致，若两电压一致，说明�；ぐ骞ぷ髡�常（保护板相当于开关，开关已经打开，电流可安全通过）。如不一，按照上面接线顺序检查接线是否正确。

 

       同口和分口保护板排线的接线方法是一样的，区别在于放电线、充电线的接线方法不一样。同口充放电的负极都是接在P-线上；分口是充电线接在C-线上、放电接在P-线上。