保護(hù)板是鋰電池系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的一個(gè)部件，在電動(dòng)汽車電池中，我們所說(shuō)的電池管理系統(tǒng)（BMS）其實(shí)就是保護(hù)板的終極升級(jí)版，如果沒(méi)有保護(hù)板，那么這個(gè)電池可能充放電一兩次就壞了。不過(guò)在使用鉛酸電池的電動(dòng)車中，是沒(méi)有保護(hù)板一說(shuō)的。

由于保護(hù)板的信息量非常大，我們把這個(gè)部分內(nèi)容分成兩塊來(lái)說(shuō)。今天，我們主要是從宏觀角度來(lái)說(shuō)，為何鋰電池需要保護(hù)板，保護(hù)板有哪些類別，讓大家知道如何去配置一塊保護(hù)板的各個(gè)參數(shù)。

1為何鋰電池需要保護(hù)板，而鉛酸電池不需要保護(hù)板

鋰電池能量密度高，電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)活性強(qiáng)。當(dāng)電芯出現(xiàn)過(guò)充、過(guò)放等非正常使用時(shí)，極有可能出現(xiàn)電池?fù)p壞，極端情況下，還會(huì)導(dǎo)致起火和爆炸。因此，鋰電池需要有一套監(jiān)控系統(tǒng)，隨時(shí)監(jiān)控鋰電池的電壓，電流等參數(shù)，一旦超過(guò)事先設(shè)定的閾值，則直接關(guān)斷電池主回路。

按照慣例，要了解和熟悉保護(hù)板，我們先來(lái)對(duì)保護(hù)板進(jìn)行一個(gè)分類。通常，區(qū)別最大的兩種分類方法是：

1、按照是否能夠編寫(xiě)程序分為硬件板與軟件版；

2、按照充電和放電是同一個(gè)輸出口還是兩個(gè)不同輸出口分為同口保護(hù)板與分口保護(hù)板。

而實(shí)際使用中，最常見(jiàn)的分類方法是按照保護(hù)板所適配的鋰電池串?dāng)?shù)、電芯類型和持續(xù)放電大小來(lái)分的。

硬件板與軟件板

所謂硬件板，就是保護(hù)板上沒(méi)有可以進(jìn)行編程的芯片，只是按照特定的線路進(jìn)行連接，保護(hù)板的參數(shù)是固定的。這一類保護(hù)板一般成本較低，功能簡(jiǎn)單，很難實(shí)現(xiàn)邏輯上的特殊控制要求。而軟件板則是在硬件板的基礎(chǔ)上，加了可以編程的芯片，因此這類保護(hù)板除了實(shí)現(xiàn)基本功能以外，還能實(shí)現(xiàn)很多特殊的功能。只要通過(guò)修改程序和添加外設(shè)，基本可以實(shí)現(xiàn)任何功能。比如遠(yuǎn)程引爆車輛中的鋰電池。

分口與同口保護(hù)板

保護(hù)板為了現(xiàn)實(shí)保護(hù)電池的功能，必須要能夠主動(dòng)切斷電池主回路。因此，在電池包內(nèi)部，電池的主回路是要經(jīng)過(guò)保護(hù)板的。為了對(duì)充電和放電都能進(jìn)行控制，保護(hù)板必須具有兩個(gè)開(kāi)關(guān)，分別控制充電和放電回路（姑且這么理解）。在同口保護(hù)板中，這兩個(gè)開(kāi)關(guān)串在一條線上，接到電池包外部，充電和放電都經(jīng)過(guò)此線。而在分口保護(hù)板中，電池分出兩根線，分別接充電開(kāi)關(guān)和放電開(kāi)關(guān)，再接到電池外部。

之所以會(huì)出現(xiàn)同口和分口保護(hù)板，是為了降低成本：一般電動(dòng)車鋰電池包的充電電流要比放電電流小，如果兩個(gè)開(kāi)關(guān)串到一條線上，那么兩個(gè)開(kāi)關(guān)就得照著大的買。而分口的話，充電電流小，就可以用一個(gè)更小的開(kāi)關(guān)。這里說(shuō)的開(kāi)關(guān)，其實(shí)就是MOSFET，是鋰電保護(hù)板的主要成本，而且國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)受限，核心部件需要進(jìn)口。

按照串?dāng)?shù)和持續(xù)放電電流大小來(lái)分

串?dāng)?shù)比較好理解，常見(jiàn)的7串（三元24v），13串（三元48v），17串（三元60v），20串（三元72v）。保護(hù)板需要采集每一串電芯的電壓，因此串?dāng)?shù)不同，保護(hù)板是不同的。而電流大小，就是決定了如上所說(shuō)開(kāi)關(guān)的大小（MOS數(shù)量），對(duì)價(jià)格的影響很重。

最后就是按照電芯材料來(lái)分

不同的電芯材料，放電截止電壓和充電截止電壓是不一樣的。因此，所使用的保護(hù)板也是不一樣的，最常見(jiàn)的就是三元保護(hù)板和磷酸鐵鋰保護(hù)板，一般三元電芯電壓范圍為2.7-4.2v，而磷酸鐵鋰則是2.5-3.6v。

在為電池包配置保護(hù)板時(shí)，一定要選擇參數(shù)相配的保護(hù)板，既要和電池的參數(shù)相配，也要和目標(biāo)用電器的參數(shù)相配。電池的參數(shù)好理解，就是電壓電流等，用電器的參數(shù)，以電動(dòng)車為例，就是要和電動(dòng)車的控制器相匹配。那如何選擇和適配保護(hù)板呢？

電芯類型要選對(duì)

首先是，磷酸鐵鋰和三元等不同的電芯和保護(hù)板是不能搭配使用的，電芯和保護(hù)板要一致，這是電壓的角度。除此之外，保護(hù)板的保護(hù)參數(shù)也應(yīng)該和用電器的功率進(jìn)行匹配，主要是從電流的角度來(lái)考慮。

那從細(xì)的方面來(lái)講，保護(hù)板的參數(shù)如何選擇呢？我們先從電壓的角度來(lái)說(shuō)。鋰電池是非常危險(xiǎn)的東西，過(guò)充過(guò)放都有可能導(dǎo)致意外情況的發(fā)生。因此，在電池包內(nèi)部，保護(hù)板需要監(jiān)控每一串電芯的電壓，當(dāng)所有電芯中只要有一串電壓低于或者高于設(shè)定電壓，保護(hù)板就需要進(jìn)行保護(hù)。這個(gè)地方就出現(xiàn)了我們保護(hù)板關(guān)鍵的一組參數(shù)，充電截止電壓和放電截止電壓。保護(hù)板在檢測(cè)時(shí)為了避免干擾，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，一般都有延時(shí)，不會(huì)在檢測(cè)到以后立即就保護(hù)，因此又有一組充電保護(hù)延時(shí)和放電保護(hù)延時(shí)參數(shù)。另外，當(dāng)保護(hù)板保護(hù)以后，如果異常情況消失，保護(hù)板還應(yīng)該恢復(fù)正常。

除了這些基本功能以外，為了使用不同的應(yīng)用場(chǎng)景個(gè)需求，保護(hù)板還有各種各樣的附加功能（如均衡），特別是帶軟件的保護(hù)板中，功能更是異常豐富，比如藍(lán)牙、wifi、GPS、串口、CAN等應(yīng)有盡有，再高階一點(diǎn)，就成了電池管理系統(tǒng)了（BMS）。