多串数智能动力锂电池保护板

              多串数智能动力锂电池保护板

     随着新能源产业快速发展，动力锂电池广泛应用于基站储能、UPS、电动汽车，以及电动 
工具、自行车、电摩等多个领域。相对于铅酸、镍氢镍镉电池而言，锂电池具有不可替代的 
优势。其无记忆效应、自放电小(不到镍氢电池的1/20)、循环次数多(铅酸一般 400次，而 
铁锂可达 2000次)，使用寿命长；可高倍率充放电，充电快，大电流工作时能平稳放电；重 
量轻、体积小，能量密度约为铅酸电池的 6倍，单体工作电压约等于 3只镍镉或镍氢电池的 
串联电压；绿色环保，不含铅、镉、汞等重金属。 

实际应用中锂电池组必须配备专用保护板电路，以确保电池安全性及电池容量、使用寿 
命等。沛城电子设计的多串智能保护板采用高精度的锂电保护模拟前端 AFE芯片和超低功耗 
MCU等实现完备的保护，包括过充、过放、过流、短路、过温保护，还具备灵活的电池平衡、 
精确的电量计量、串口通信等功能。整个方案精度高，功耗低，工作电流大，平衡功能灵活， 
性价比高，可靠性稳定，参数指标可根据实际需求灵活设置，专业配套于各类大容量动力锂 
电池组。 

其主要特点如下： 

1．生产备料方便 
同一方案适应不同的电芯特性，物料备料上只需要备同一种物料，就可以满足，同时 
也适应不同的过流保护，只需要软件配置一下；而硬件板需要根据不同的电芯选择不 
同的保护点的芯片，过充与过放点，再有电流，这样的组合就比较多，对于生产一定 
量的保护板，就会产生呆料，增加库存。 

2．电芯平衡功能 
灵活的电池平衡功能可实现各串电芯间的容量均衡，从而提高了实际满充容量，避免 
了容量较小电芯充电少而放电深的不利情形，通常可以让电池组的寿命提高30%以上。 
在设计时，可脉宽调制方式分组打开均衡电路避免 PCBA局部温升过高；此外就是平 
衡可以在充电过程平衡也可在放电过程中平衡，更可根据需要在平衡做预平衡，保证 
平衡是真实有效，在充电完成时已达到平衡，而不需要长期挂着充电器，硬件板在这 
方面只是摆设，充满电是没能真正达到平衡。 


3．电池充满保证 
由于在平衡时，软件板可以随时关断平衡，按需要启动，这就保证了在充电结束时， 
即移除充电器时，关断平衡功能，保存所有已充电量，而硬件板只能固定打开一个缺 
口，充电结束时，只要电压高于设定的平衡电压点，就会一直在平衡，把电白白放掉。 

4．灵活的多级过流保护 
对于超出额定电流情况，可根据客户要求灵活设置多级过流保护，对不同工况下设定 
不同的保护动作时间来满足实际的需求且保护产品不损坏，对应如电摩启动、加速、 
爬长坡、陡坡等短时间大电流放电。而硬件方案一般只有固定保护，且保护延迟时间 
为固定值不可灵活设置，还不能设置秒级的延迟时间，对采样电阻的选用也有严格要 
求。 

5．***低放电电压保证 
采用沛城的智能保护板的电池包，可以各串间均衡的放电到指定的电压，可以让电动 
车控制板系统有充分的做低电量时的处理，而硬件板会提前保护，突然关断输出，电 
动车控制板系统来不及反应，用户使用起来觉得是故障。 

6．短路延时时间可控 
在电池包输出出现异常短路时，可及时关断输出，而对刚接入系统时，需要满足超大 
电流的需求，智能板可以根据实际情况调节保护动作时间，精确到 uS级别，使之达到 
理想的平衡，而硬件板会出现要么误保护，要求容易出现烧板的严重问题。 

7．附加指定的功能： 
可增加带电池电量检测输出及异常报告，SOC精度高；带串口通信功能。纯硬件方案 
做电池电量报告、串口通信等功能时，需要额外配置一颗MCU，从而提高了整体成本。 
而智能保护板方案本身就有主控MCU，可以包含电量、通信等功能，能实现剩余电量 
百分比显示、充放电次数、故障报告、异常报告（过流过温短路次数等），方便对产 
品的使用过程跟踪。 

8．检测高精度高 
高精度的单节电压检测，确保电池过充、过放、过温、均衡等电路的精确动作。锂电 
芯充到电压高于 4.2V后继续充电会造成过充，电池容量产生永久性的下降，电芯鼓壳 
甚至爆炸；锂电芯放电时也要有电压下限，过放会造成电芯内部材料被破坏，电池容 
量也会产生永久性的下降。因此，相对于其它方案 50mV电压精度而言，沛城方案的 
10mV级别精度更能可靠保证电池组的安全性和高容量及长寿命。 


下表所示为 13串带电量锂电池保护板规格参数表： 

序号 指标项目 规格参数 
单体过充检测电压 4.150V±20mV1 过充保护 过充检测延时时间 1.5S±0.5S 
单体过充解除电压 4.120V±20mV 
单体过放检测电压 2.800V±20mV2 过放保护 
过放检测延时时间 1.5S±0.5S 
单体过放解除电压 2.830V±20mV 
恢复条件 移除负载自动恢复 
3 均衡 
单节均衡电压 4.120V±20mV 
均衡电流 50mA±5mA 
典型连续充电电流 5A 
4 充电电流 ***大连续充电电流 7A 
主机厂充电电流测试值 10A 
5 连续放电电流 典型连续放电电流 15A 
1级间歇放电保护 30A-40A 
6 间歇放电保护 
1级间歇放电时间 122.5S±2.5S2级间歇放电保护点 40A-50A 
2级间歇放电时间 11S±1S 
过流检测电流 50A-120A 
7 放电过流保护 过流检测延迟时间 50mS±5mS 
恢复条件 移除负载自动恢复 
检测状态 输出端短路 
8 输出短路保护 短路检测延迟时间 500μS±200μS 
恢复条件 移除负载自动恢复 
9 线路内阻 保护线路(含 MOSFET) ≤10mΩ 
放电 MOS管过温保护点 80±5℃ 
10 温度保护 
放电 MOS管过温解除点 65±5℃ 
电池电芯过温保护点 57±3℃ 
电池电芯过温解除点 50±3℃ 
11 消耗电流 
保护板静态自耗电电流 ≤600μA 
单节 3.7V自耗电电流 ≤30μA 
12 电量指示 剩余电量 SOC精度 5% 
13 串口通信 RS-485 
14 充放电接口 充放电分口 

15 结构尺寸 137mm*104mm*15mm 

深圳市沛城电子科技有限公司