磷酸铁锂电池组与保护板的重要性

磷酸铁锂电池作为一种高性能的储能装置，在当今社会中得到了广泛应用。其具备高工作电压、大能量密度、长循环寿命、优异的安全性能、低自放电率以及无记忆效应等诸多优点，这些特性使得磷酸铁锂电池在多个领域均发挥着举足轻重的作用。

在新能源汽车行业中，磷酸铁锂电池凭借其卓越的安全性能和较低的成本等优势，被广泛应用于乘用车、客车、物流车以及低速电动车等多种车型中。虽然在新能源乘用车领域，受国家补贴政策影响，三元电池一度凭借能量密度的优势占据主导地位，但磷酸铁锂电池在客车、物流车等领域仍具有不可替代的优势。随着技术的不断进步，磷酸铁锂电池在总电池出货量中又占据了重要份额。

在启动电源领域，启动型磷酸铁锂电池不仅具备动力锂电池的基本特性，还具备瞬间大功率输出的能力。用能量小于一度电的功率型锂电池代替传统的铅酸电池，用 BSG 电机代替传统的启动电机和发电机，不但具有怠速启停功能，还具有发动机停机滑行、滑行与制动能量回收、加速助力和电巡航功能。

在储能市场，磷酸铁锂电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应、绿色环保等一系列独特优点，并且支持无级扩展，适合于大规模电能储存。在可再生能源发电站发电安全并网、电网调峰、分布式电站、UPS 电源、应急电源系统等领域有着良好的应用前景。随着储能市场的兴起，一些动力电池企业纷纷布局储能业务，为磷酸铁锂电池开拓新的应用市场。一方面，磷酸铁锂由于超长寿命、使用安全、大容量、绿色环保等特点，可向储能领域转移将会延长价值链条，推动全新商业模式的建立。另一方面，磷酸铁锂电池配套的储能系统已经成为市场的主流选择。例如在风力发电、光伏发电等可再生能源发电安全并网方面，磷酸铁锂电池储能系统具有工况转换快、运行方式灵活、效率高、安全环保、可扩展性强等特点，能够有效提高设备效率，解决局部电压控制问题，提高可再生能源发电的可靠性和改善电能质量，使可再生能源成为连续、稳定的供电电源。在电网调峰方面，磷酸铁锂电池储能系统取代抽水蓄能电站，应对电网尖峰负荷，不受地理条件限制，选址自由，投资少、占地少，维护成本低。在分布式电站方面，大型电网自身的缺陷难以保障电力供应的质量、效率、安全可靠性要求。磷酸铁锂电池储能系统可以减少或避免由于电网故障和各种意外事件造成的断电，在保证医院、银行、指挥控制中心、数据处理中心、化学材料工业和精密制造工业等安全可靠供电方面发挥重要作用。在 UPS 电源方面，中国经济的持续高速发展带来的 UPS 电源用户需求分散化，使得更多的行业和更多的企业对 UPS 电源产生了持续的需求。磷酸铁锂电池相对于铅酸电池，具有循环寿命长、安全稳定、绿色环保、自放电率小等优点，随着集成技术的不断成熟，成本的不断降低，磷酸铁锂电池在 UPS 电源蓄电池方面将得到广泛应用。

在其他领域，磷酸铁锂电池因其良好的循环使用寿命、安全性、低温性能等优势，在军事领域也得到了广泛的应用。由此可见，磷酸铁锂电池组在各个领域都有着重要的地位。而保护板对于磷酸铁锂电池组的安全和性能起着关键作用。磷酸铁锂电池保护板，顾名思义，其主要功能是保护锂电池。它可以实时采集、处理、存储电池组运行过程中的重要信息，并与外部设备进行信息交换，在电池组运行过程中实时告警和保护。具体来说，保护板具有以下作用：

首先，防过充。当电池电压超过预设值时，保护板会自动切断充电电路，以防止电池发生过充现象。过充保护功能的具体实现方式是在电池电压达到某个特定值（以下称为过充电检测电压）时，禁止充电器继续充电，即将控制过充的MOS管置于关断状态，从而停止充电。

其次，防过放。当电池电压低于预设值时，保护板会自动切断放电电路，以防止电池发生过放现象。过放电保护功能的具体实现方式是在电池电压降低至某个特定值时，停止对负载进行放电，即将控制过放的MOS管置于关断状态，从而禁止其放电。

再者，防止短路造成的危害。当电池发生短路时，保护板会立即切断电路，防止电池短路。保护板还能防止电池在使用过程中因正负极短路而不正常发热。如果配备了锂电池组保护板，在发生正负极短路的情况下，保护板会立即切断电源，从而避免电池发生异常发热现象。相反，如果没有锂电池保护板，电池在短路情况下可能会发生异常发热。

此外，保护板还具有过流保护功能。当电池电流超过设定值时，保护板会自动切断电路，防止电池过流。过电流保护功能是在消耗大电流时停止对负载的放电，此功能的目的在于保护锂电池组及 MOS 管，确保电池在工作状态下的安全性。过电流检测之后，电池与负载脱离后将恢复到常态，可以再充电或放电。

同时，保护板还具备电池温度和电压的检测功能，以确保电池在安全范围内工作。当电池温度超过预设值时，保护板会自动切断电路，以防止电池发生过热现象。

总的来说，磷酸铁锂电池保护板是保障电池安全的重要装置，通过各种保护措施，确保电池在各种情况下都能安全、稳定地工作。对于磷酸铁锂电池组来说，保护板的存在至关重要，它不仅能延长电池的使用寿命，还能提高电池的安全性和可靠性。

保护板的功能解析

（一）过充电压保护

解释过充电压保护功能，防止充电电压过高导致电池失效和安全事故。

磷酸铁锂电池保护板具有过充电压保护功能，这一功能至关重要。当充电电压达到某个特定值（以下称为过充电检测电压）时，保护板会禁止充电器继续充电，即将控制过充的 MOS 管进入关断状态，停止充电。单块锂离子电池的最高限制电压通常设置为 4.2V，当充电电压达到此值时，电路板会限制充电，并且各个单体电池的指示灯会显示相应状态。过充电压保护功能主要是为了防止充电电压高于电池使用电压上限，从而避免造成电池失效，引发安全事故。如果没有过充保护，当充电器电路失去控制时，电池电压超过规定值后继续恒流充电，会导致电池化学负反应加剧，损坏电池甚至出现安全问题。

（二）过放电压保护

过放电压保护功能，避免电池深度放电影响寿命和引发安全问题。

动力锂电池在工作时会消耗电能，使电池电压降低。如果电池电压低于一定值，将会对电池的寿命造成影响。保护板的过放电压保护功能就是在电池的电压变低时，停止对负载放电。具体来说，单块锂离子电池的欠压保护值一般设定为 2.0V，当低于该值时，保护板对电池进行保护，使锂离子电池组自动停止工作。过放电压保护可以防止磷酸铁锂电池组深度放电，避免缩短电池寿命或引起安全事故。

（三）过流保护

过流保护功能，限制电流大小以保护电池和 MOS 管。

当工作电流超过额定值时，锂离子电池保护板会发出信号，使锂离子电池组停止工作。过电流保护功能的目的在于保护锂电池组及 MOS 管，确保电池在工作状态下的安全性。例如，在一些情况下，如果电流大到设定值后，保护板上的芯片会自动翻转截止，从而切断电流。过电流检测之后，电池与负载脱离后将恢复到常态，可以再充电或放电。

（四）短路保护

短路保护功能，防止电池短路造成安全隐患。

当外部由于各种原因造成短路时，锂离子电池保护板会对锂离子电池组进行保护，防止对锂离子电池组造成损坏。短路保护可以避免电池在使用过程中因正负极短路而不正常发热。如果配备了锂电池组保护板，在发生正负极短路的情况下，保护板会立即切断电源，从而避免电池发生异常发热现象。相反，如果没有锂电池保护板，电池在短路情况下可能会发生异常发热。

（五）温控开关

温控保护功能，通过测试温度对电池组进行保护。

保护板中加入温控开关是非常有必要的。若锂电池长时间处于高温状态，可能会引发自燃等危险情况。同时，保护板在高温环境下，其部分元件可能会受损，导致保护板失效，进而丧失保护功能，最终影响锂电池的寿命。温控开关能够监测电池温度，一旦电池温度过高，便会自动切断电路，直至电池温度恢复至正常状态后，方可重新工作。保护板借助温控开关对电池组和自身温度进行监测，当温度超过预设阈值时，通过线路板控制锂离子电池组停止工作，以防止意外发生，从而实现对电池组和用户的双重保护。

锂电老师傅教你如何选择合适的保护板

（一）确定电池串并联情况

在选择磷酸铁锂电池保护板时，首先需要确定电池的串并联情况。不同的串并联组合会影响保护板的选择。一般来说，可以通过明确磷酸铁锂电池的种类，确定电芯是几串几并，然后根据串数来选择合适的保护板。例如，专业生产锂电池保护板的厂家建议，明确电池种类后，根据串数进行保护板的初步筛选。

（二）区分同口和分口

同口和分口是保护板的两种不同设计方式。同口设计意味着充放电使用同一根线，分口设计则是充电线和放电线独立。根据锂电池保护板同口与分口的区别，同口设计适用于较小容量的电池包或应用场景，简化了接线，节省了空间；分口设计适用于较大容量的电池包或应用场景，可以平衡电池单体之间的充放电差异，提供更好的电流分配和保护性能。

在选择同口还是分口保护板时，需要考虑充电需求。如果对充电和放电的独立性要求较高，或者需要更精确的电流控制和保护功能，分口保护板可能更合适。但分口设计需要多一根线，在某些场合可能不适合使用。相反，如果空间有限或者对接线简单性有要求，同口保护板可能是更好的选择。

（三）计算所需电流值

确定保护板所需的电流值是选择合适保护板的重要步骤。可以使用公式 I = P/U（即电流 = 功率 / 电压）来计算理论电流值，但这只是一个参考。在实际应用中，需要考虑到载重、上坡及刚启动等环境因素，对理论值进行调整。

一般来说，两轮电动车选择理论值的 2 倍以上，三轮电动车选择理论值的 3 倍以上，四轮低速车一般选择理论值的 3.5 倍左右。对于逆变器和储能应用，有个 1.2 倍也差不多。此外，还可以参考电动车的控制器限流，保护板的电流值一定要大于控制器的限流值。

例如，对于 48V126Ah 磷酸铁锂电池组，如果该电池组需要为一个功耗为 1200W 的设备供电 4 小时，则总电流为：1200W × 4h / 48V = 100A。在实际选择保护板时，需要根据具体应用场景对这个电流值进行调整。

（四）均衡功能的考量

均衡功能对磷酸铁锂电池组的电压一致性至关重要。均衡是使各串的磷酸铁锂电池的电压相差不大的情况下，通过均衡电阻放电，使各串磷酸铁锂电池电压趋向于一致。

一致性问题是电池组最普遍的问题，电池均衡是解决一致性问题的最有效方案。均衡能力和均衡效率不仅体现均衡速度的快慢，更是衡量控制热失控能力与保证电池组高效运行和安全运行的关键。

对于磷酸铁锂电池组来说，由于单体电池生产过程中的性能参数的分散性，在电池组并、串联使用过程中随着充放电次数的增加，单体电池间的容量分散性会逐渐增大，从而导致动力锂电池组性能下降和循环寿命缩短。因此，需要对动力锂电池组进行均衡充电，达到降低单体电池不一致性的影响，改善动力锂电池组性能，延长电动汽车续驶里程。

（五）温控保护的需求

温控保护在不同应用场景中具有必要性。保护板中加入温控开关可以检测电池温度，如果电池出现温度过高现象自动关闭电路，直到电池温度恢复正常状态才能工作。

例如，在储能温控行业中，储能电池最佳温度区间在 10℃ - 35℃，单体间的温差均不超过 5℃为佳。自然通风散热下储能集装箱工作温度远超最佳温度区间，因此需要通过温控系统对锂电池进行热管理。目前储能温控技术以风冷、液冷为主，热管、相变在研。风冷适用于功率相对较小的通信基站、小型储能系统等；液冷适用于高功率的储能系统、数据中心、新能源汽车等。

在选择保护板时，需要考虑应用场景的温度情况，如果在户外高温环境下，建议选用带温控功能的保护板。

保护板保护电路实际案例分析

在不同的应用场景中，如电动车、储能设备等，选择合适的磷酸铁锂电池保护板至关重要。以下通过具体案例进行分析。

（一）电动车案例

两轮电动车

对于两轮电动车来说，一般选择理论值的 2 倍以上电流的保护板。例如，某两轮电动车的功率为 500W，电压为 48V，根据公式 I = P/U，理论电流为 500W/48V ≈ 10.42A，那么在选择保护板时，应选择电流值大于 20.84A 的保护板。同时，要明确电池的串并联情况，假如该电动车的电池组为 13 串 4 并的磷酸铁锂电池，根据串数选择合适的保护板。并且确定充电方式是同口还是分口，如果空间有限且对接线简单性有要求，可以选择同口保护板；若对充电和放电的独立性要求较高，则可选择分口保护板。此外，还应考虑均衡功能和温控保护需求。如果电池在使用过程中可能出现较大的电压差异，那么具备均衡功能的保护板就显得尤为重要。而在温度较高的环境下使用，或者可能长时间运行导致电池温度升高的情况下，带温控功能的保护板可以更好地保护电池安全。

三轮电动车

三轮电动车通常需要选择理论值的 3 倍以上电流的保护板。以某功率为 1000W 的三轮电动车为例，电压同样为 48V，理论电流为 1000W/48V ≈ 20.83A，实际选择保护板时应选择电流值大于 62.49A 的保护板。在确定电池的串并联情况后，选择合适的保护板。比如电池组为 15 串 5 并的磷酸铁锂电池，根据串数和实际需求选择保护板。对于三轮电动车，由于载重较大，可能对电流的需求更高，分口保护板可以更好地平衡电池单体之间的充放电差异，提供更好的电流分配和保护性能。但如果空间受限，同口保护板也是一种选择。同时，要重视均衡功能，确保电池组的电压一致性，延长电池寿命。在一些高温环境下使用的三轮电动车，如在炎热的夏季长时间行驶，带温控功能的保护板可以有效防止电池过热。

四轮低速车

四轮低速车一般选择理论值的 3.5 倍左右电流的保护板。假设某四轮低速车功率为 1500W，电压为 60V，理论电流为 1500W/60V = 25A，那么应选择电流值大约为 87.5A 的保护板。在确定电池组的串并联情况后，如 18 串 6 并的磷酸铁锂电池，根据实际情况选择保护板。对于四轮低速车，由于其对稳定性和安全性要求较高，分口保护板可能更适合，可以更好地保护电池和车辆系统。均衡功能对于四轮低速车也非常重要，因为电池组的容量较大，单体电池之间的差异可能会更加明显，通过均衡功能可以有效提高电池组的性能和寿命。此外，考虑到车辆可能在不同的环境下使用，带温控功能的保护板可以在温度过高时自动切断电路，保护电池和车辆安全。

（二）储能设备案例

家庭储能

在家庭储能场景中，磷酸铁锂电池保护板的选择需要考虑多个因素。首先，要确定家庭储能系统的功率需求和电压等级。例如，一个家庭储能系统需要为家庭中的电器设备提供电力，总功率为 2000W，电压为 48V，根据公式计算理论电流为 2000W/48V ≈ 41.67A。在选择保护板时，可以考虑选择电流值大于理论值的保护板，比如选择 60A 左右的保护板。同时，要明确电池的串并联情况，根据家庭储能系统的容量需求确定电池组的串并联方式。如果采用 16 串 8 并的磷酸铁锂电池组，根据串数选择合适的保护板。在充电方式的选择上，可以根据实际需求来决定是采用同口保护板还是分口保护板。若追求接线简便且空间有限，同口保护板是合适的选择；若对充电和放电的独立性有较高要求，则分口保护板更为适宜。此外，均衡功能对于家庭储能系统也非常重要，因为家庭储能系统通常需要长时间运行，电池组的电压一致性会影响系统的性能和寿命。带温控功能的保护板可以在温度过高时自动切断电路，保护电池和家庭储能系统的安全。例如，在夏季高温天气下，由于家庭储能系统长时间运行，可能会导致电池温度升高，此时，带有温控功能的保护板便能够发挥关键作用。

工业储能

工业储能对磷酸铁锂电池保护板的要求更高。以一个工业储能系统为例，功率为 100kW，电压为 400V，理论电流为 100kW/400V = 250A。在选择保护板时，需要选择电流值大于理论值的保护板，同时要考虑保护板的可靠性和稳定性。对于工业储能系统而言，通常会采用容量较大的电池组，例如32串10并的磷酸铁锂电池组。在此情况下，分口保护板能够更有效地平衡电池单体之间的充放电差异，从而提供更优质的电流分配和保护性能。同时，工业储能系统对均衡功能的要求也很高，因为电池组的容量大，单体电池之间的差异可能会更加明显。通过均衡功能可以有效提高电池组的性能和寿命，降低维护成本。在温控保护方面，尽管工业储能系统通常会配备专门的散热系统，但保护板中的温控功能依然不可或缺。例如，在某些特殊情况下，散热系统可能会发生故障，此时，保护板中的温控功能能够迅速切断电路，从而确保电池和工业储能系统的安全。

通过以上实际案例分析可以看出，在不同的应用场景中，选择合适的磷酸铁锂电池保护板需要综合考虑多个因素，包括电池的串并联情况、充电方式、电流需求、均衡功能和温控保护需求等。只有选择合适的保护板，才能确保磷酸铁锂电池组在各种应用场景中安全、稳定地运行。

保护板的安装与使用注意事项

保护板的正确安装对于磷酸铁锂电池组的安全运行至关重要。以下是保护板的安装方法及使用过程中的注意事项。

一、安装方法

首先，根据电池组的连接说明，对磷酸铁锂电池进行正确的串并联连接。打开电池包装箱，找到电池分组编号表，按照分组编号表的序号将电池进行排列，然后进行电池组的串联，若需要并联，则先进行并联连接，再进行串联连接。

选择型号合适的保护板。接线时，先将保护板上标示 “B—” 的导线接到电池组的总负极；找到保护板的电压采集排线，将标示 “0” 的电压采集排线接到电池组总负极，标示 “1” 的采集排线接到第一块电池的正极（电池组总负极的电池作为第一块），标示 “2” 的采集排线接到第二块电池的正极，以此类推，标示 “12” 的采集排线接到最后一块电池的正极（也就是电池组总正极）；最后，进行目视检查，确认连接情况。

将总正极红色电源线（标示 “B+”）一端接到电池组总正极，另一端做好绝缘防护，备用。（红色电源线是否配送需根据 BOM 要求）。

最后，将保护板电压采集排线的排线插头插到保护板上的排线插座上，用万用表直流电压档分别测量电池组总电压、电池组总正极和保护板上标示 “P—” 的引线端之间的电压，若两个电压值一致，说明保护板连接正常。

二、使用注意事项

避免短路：在使用过程中，要确保电池组的正负极连接正确，避免发生短路现象。如果有锂电池组保护板，倘若发生正负极短路，保护板就会立即断电，避免发热现象的发生；相反，如果没有锂电池保护板，那么该电池就会不正常的发热。

防止高温：磷酸铁锂电池夏天怕高温，但其性能在高温环境下会受到一定影响。高温会加快电池内部的化学反应速度，当温度过高时电池的容量可能会有所下降，还可能导致电池内阻增加，影响电池的放电性能。为了减少高温对磷酸铁锂电池的影响，可以采取一系列措施，例如避免车辆长时间暴露在阳光直射下，尽量将车辆停放在阴凉处；在充电方面，应尽量选择温度较低的时段进行充电，如夜间。

注意散热：中山市能特新能源科技取得的 “一种磷酸铁锂电池包” 专利中，通过在底板内设置冷却管、在底板和防护盖两侧设置散热翅、在防护盖顶部开设散热窗并安装防尘网等方式，加强了散热效果，降低了高温对电池单体的影响。在使用保护板时，也要注意散热问题，保护板的使用环境决定了如何选择限流大小。如果保护板放在电池盒里和电池离得很近，要控制保护板的最大发热功率，建议持续电流时整个板子最高温度不超过 60 度（50 度以下最好），理论上保护板温度越低越好，对电芯越没影响。

检查保护板状态：在使用过程中，要定期检查保护板的工作状态。可以通过以下方法检查：用万用表测充放电 MOS 管有没有打开；如果锂电池组保护板是带 LED 的，不能充放电是 LED 闪烁 0.5 秒报警了；如果锂电池保护板是带上位机的可以连接上位机查看保护状态；锂电池保护板是带弱点开关的，请查看是否打开弱点开关。如果发现保护板出现故障，要及时进行维修。过充、过放、过流、短路插入都会影响磷酸铁锂电池组正常的工作。