更新时间：2024-08-28 15:59
动力电池保护板，顾名思义，它是用来保护电池不让损坏与延长电池的使用寿命。而且它只在电池出现极端问题的情况下作出最稳定最有效的保护防止出现意外。平时不应该动作，当然，监视工作是必须要的，就像我们的家用电器中的保险丝或保险开关一样。
超小型的PCB面积，使BP20200T可以完美的集成到空间有限的电池包中去。加上电路的高可靠性设计，完全可以取代目前电池包中常用的热累计断开式自恢复保险（POLYSWITCH）。 并且由于短路保护是瞬间完成，不存在使用POLYSWITCH时可能碰到的烧坏连线的问题。
目前随着新能源船舶的发展，锂电池在混合动力船舶上适用日益广泛。锂电池具有高能量、工作温度范围宽、工作电压平稳、贮存寿命长等诸多优越特性。但锂电池同样也存在在恶劣的环境可能会发生起火等不稳定性问题。
采用的锂电池组为32串单体20Ah磷酸铁锂电池成串，构成96 V，20 Ah电池组。该电池组正常使用过程中，额定放电电流为80 A，瞬时放电电流200A（5ms），额定充电电流10A，过流能力100A（持续90s）。如图1所示。
电池组的充放电分别由主回路模块中的充放电开关管K1、K2控制。当主控制模块检测到电池组出现过压、过流、过温、短路等故障时，控制电路将断开充放电开关管，切断电池连接主回路，起到保护电池和用电设备的作用。报警信号模块安装在电池外壳上，可以显示当前电量和电池系统状态。
系统具有以下功能：1）保护功能；2）通信功能；3）电池组电压、充放电电流采集，电池组温度采集；4）加热板控制功能；5）触点控制功能。
根据控制系统框图按照功能可分为以下三个模块：主回路模块、主控制模块、报警信号模块。
1、主回路模块
充放电主回路模块由功率MOSFET管、驱动回路、采样电阻组成。充放电开关管由8个功率MOSFET（IRFP260）并联构成，IRFP260具有体积小、导通电阻小（0.06Ω）和漏源击穿电压高（200V）的优点。
正常情况下，充放电开关管处于导通状态，电池组的具体工作状态由主控制模块控制，可以工作在放电状态，也可以工作在充电状态。板载有高精度、高可靠性锰铜采样电阻可采集电池组主回路电流，当保护回路检测到过充电、过放电、过电流等异常现场时，开关管关断充电或放电回路，实现保护功能。如图2所示。
2、主控制模块
主控制模块基于8051单片机开发。MCU为电池管理系统的核心，通过通讯总线读取电压采集与保护电路、电流采集与保护电路和温度采集保护电路采集到的电池参数，利用内建的电池模型对电池组及每个单体电池的状态进行评估，在此基础上依据相应控制、保护策略对外围设备（如加热器）给出控制指令，或者给出状态显示和报警信号（上位机）。如图3所示。
主控制模块的开关电源模块采用朝阳电源公司的M系列电源模块，该军用级电源模块具有高精度、宽工作温度范围等优点。电压采集及保护电路主要完成对电池组内单体电池端电压和总电压的检测，并将检测数据通过总线传递给MCU。当检测到电池组出现单体过压、电池组过压等故障时，控制电路将输出保护信号给开关管驱动电路，断开充放电开关管。电压采集及保护电路具有均衡功能。电压采集及保护电路接收MCU的指令，对需要电压均衡的单体电池进行电阻均衡。该电路主要功能模块包括LINEAR公司的专业电池管理芯片LTC6803I，该芯片通过支持多节电池组电压测量以及电压均衡。
电流采集及保护电路主要完成对电池组充放电电流的检测，并将检测数据通过总线传递给MCU。当检测到电池组出现短路、过流等故障时，控制电路将输出保护信号给开关管驱动电路，断开充放电开关管。电流采集通过主回路模块高精度、高可靠性锰铜采样电阻实现。温度采集及保护电路主要完成对电池组温度的检测，并将检测数据通过总线传递给MCU。当检测到电池组出现过温、低温等故障时，控制电路将输出保护信号给开关管驱动电路，断开充放电开关管。
温度采集及保护电路含6个温度测点，该温度测点采用数字式温度计ds18b20，其具有最高12 位分辨率，精度可达±0.5 ℃，检测温度范围为-55°C～+125°C。另外提供2个温度测点（PT100）由上位机采集。
3、报警信号模块
报警信号模块由4个LED双色指示灯（红绿）构成。通过主控制模块控制，显示电池组和保护板的状态。
在系统运行正常时，指示灯为绿色，显示电池组电量。当系统故障时，指示灯为红色，分别对应控制系统故障、充电故障、放电故障和备用。
1、工作模式
锂电池保护板系统根据电池状态工作在静置模式、充电模式和放电模式。锂电池保护板系统由外部供电（DC24V/20W），并且系统启/停机由外部端子控制。具体工作步骤如下：
1）外部供电开关合闸，保护板系统辅助加热电路工作。
2）外部系统启/停开关合闸，保护板系统启动，系统开始运行，辅助加热电路停止工作。
3）保护板系统正常运行，对电池组进行检测和保护。
4）外部系统启/停开关分闸，保护板系统停机，系统停止工作。
5）外部供电开关分闸。
2、保护措施
锂电池保护板系统具有单体电压过充、总电压过充、过流、高温、低温、短路等，保护措施如下（保护阈值可修改）。1）单体电压或总电压过充，当超过设定的保护阈值时关断充电MOSFET并停止充电；2）充电过流，当超过保护阈值15A设定值90s时，关断充电MOSFET并停止充电；3）放电过流，当超过保护阈值105A设定值90s时，关断放电MOSFET并停止放电；4）电池组温度异常，当电池组温度大于75℃和小于-20℃时，关断充放电MOSFET、电池组停止工作；5）电池组短路，当出现瞬时大电流（200A）时立刻关断充放电MOSFET、电池组停止工作。
1、超低功耗设计使BP20200T在电池工作及储存期间静态功耗极低。
2、低压降设计使功率损失极小。保护板自身发热很小。
3、过流、过温、欠压、过充、短路保护都具有“HOLD”功能，这使得保护动作异常可靠。完全避免电池被充坏，完全避免过放电或短路造成电池寿命缩短，也完全避免了重复关断损坏保护板的可能。
4、HOLD功能解除异常简单。只要去掉造成保护的原因就可以。比如是短路保护，只要取消短路的条件（断开负载），就可以进入正常工作状态。过充HOLD的解除是断开充电器，接入负载即可以工作。（过温保护要等温度降低以后才可以正常工作）。过充保护温度可以设定。镀金焊盘保证镍带点焊和焊接容易，可靠。
5、保护板还有单电池保护板与多电池保护板之分，手机电池，MP3，MP4等数码电池，一般使用单一电芯来供电，这样只需要对一个电芯进行保护，使用的就是单电芯的保护板；当遇到需要使用大容量电池，或高电压电池的产品时，需要将电芯串联或者并联使用（串联可使电压提高，同时内阻变大；并联容量相加，提高电池容量，内阻不变）。这是需要使用到多电池保护板，这种保护板不是对串联或并联后的整体进行保护，而是需要对每个单体电池进行保护，也就是说，多电池保护板可以保护到每一颗电池，这样才能保证电池的使用寿命，不会因为过充、过放而对电池本身造成伤害。
6、保护板上包含的元器件一般包括：控制IC 1PCS， MOSFET 1～2PCS ， 捷比信精密电阻 2～4PCS， PCB 。这是对一般单体电池保护板的简单举例，各种不同功能，不同地方的使用材料有所不同。