PACE 多串数智能动力锂电池保护板方案

PACE 多串数智能动力锂电池保护板方案
    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**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**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** AFE 芯片和**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， *，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，较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**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**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． 较低放电电压保证 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*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**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*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** 4.2V 后继续充电会造成过充，电池容量产生*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*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 级别精度较能可靠保证电池组的安全性和高容量及**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

1	
过充保护	单体过充检测电压	4.150V±20mV
		过充检测延时时间	1.5S±0.5S
		单体过充解除电压	4.120V±20mV


2	

过放保护	单体过放检测电压	2.800V±20mV
		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

4	
充电电流	典型连续充电电流	5A
		较大连续充电电流	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


6	

间歇放电保护	1 级间歇放电保护	30A-40A
		1 级间歇放电时间	122.5S±2.5S
		2 级间歇放电保护点	40A-50A
		2 级间歇放电时间	11S±1S

7	
放电过流保护	过流检测电流	        50A-120A
		过流检测延迟时间	50mS±5mS
		恢复条件	        移除负载自动恢复

8	
输出短路保护	检测状态	        输出端短路
		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


10	

温度保护	放电 MOS 管过温保护点	80±5℃
		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

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   在技术支持方面，沛城电子公司建立了一支实力雄厚的专业研发团队，为客户提供*的技术**和服务。