浅谈锂离子电池保护板测试方法及原理

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摘 要：锂离子电池保护板是锂离电电池安全使用的重要保障，在实际电池生产过程中，对保护板进行单独的电性能测试是必不可少的一个环节，本文将对保护板测试的一些基本测试项进行简单的分析与介绍。

关键词：锂离子电池；保护板；电性能测试

随着新能源科技的不断发展，锂离子电池目前广泛应用于各类产品，大到公交汽车、新能源汽车，电动自行车，小到家用笔记本、手机数码相机、ipad等，都离不开锂离子电池，由于其循环性能优越、可快速充放电、充电效率高达100%，而且输出功率大，使用寿命长，不含有毒有害物质，被称为绿色电池。然而锂离子电池在使用过程中的一个重要问题就是安全问题，一旦使用不当，轻者影响电池性能和寿命，严重的可引起电池燃烧、爆炸，为此在生产过程中对电池增加防护措施时必不可少的。

锂离子电池保护板就是防止锂离电池在使用过程中出现的一些违规操作而破坏电池正常功能的一种产品，其本质是一块带有保护芯片的PCB板，板上一般设有B+、B1、B2…Bn、B-，P+、P-、CH-等基本功率输入输出端以及TH、ID等信息读取端，B+、B1、B2…Bn、B-和电芯的输出端直接相连，P+、P-、CH-和负载相连。在实际生产锂离电池过程中，为了保证成品锂电池的产品质量，检测部门必须对新进的保护板进行功能测试，本文将对生产过程中的一些基本测试项进行简单介绍。

1 过充保护测试

所有的锂离子电池，包括聚合物锂离子电池、锂铁电池等等，都非常害怕过充，充电时间过长，发生的爆炸的可能性就会加大。此测试项的目的是检验保护板对于电池在充电过程中由于长时间的充电导致电芯电压过大而及时采取的切断充电线路的保护措施。首先用一定数量的开关电源连接B+、B1、B2…Bn、B-，用以模拟电芯电压，然后用万用表检测B-，CH-的电压（部分产品CH-和P-为一个点），这个电压值是充电保护MOS管的压值，在正常在没有保护的情况下MOS管处于导通状态，电压为0，逐步改变某一节的电芯电压值，当万用表的数值出现大于0.3v的时候，证明MOS管关断，此时的电芯电压值便是此节保护板的电压过充保护值

2 过放保护测试

锂离子电池的额定电压为3.6V（有的产品为3.7V），终止放电电压为2.5-2.75V（电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压，各参数略有不同）。电池的放电终止电压不应小于2.5v，低于终止放电电压继续放电称为过放，过放会使电池寿命缩短，严重时会导致电池失效。该测试是检测保护板对于电池在使用过程中未及时充电导致电芯电压过低而采取切断放电电路的保护措施，首先用开关电源连接电芯，然后用万用表检测B-、P-电压，即放电保护MOS管压值，正常情况下MOS管道通，电压为0，逐渐降低电芯电压值，当万用表竖直大于0.3v时，证明mos管关断，此时的电芯电压值是此节保护板的电压过放保护值。

3 放电过流保护测试

锂离子电池不适合用作大电流放电，过大电流放电时内部会产生较高的温度而损耗能量，减少放电时间，若电池中无保护元件还会产生过热而损坏电池，过流保护测试就是防止放电电流过大而采取的保护措施。一般的单节电芯电池过流保护值在3-10A，对于多节动力电池的过流值在几十甚至上百安培，这就对检测设备提出了更高的要求，一般需要大功率电子负载给大功率电源放电来模拟电芯放电过程，该测试方法虽然合理有效，但是成本过高，很难在实际生产过程中普及。

本文将介绍一种简单、廉价又不影响测试结果的测试方法，首先将开关电源将电芯连接，用一台大功率线性电源的输出端连接保护板B-、P-端（有的产品为B+，P+端），通过调节线性电源使该电源处于恒流模式，逐渐提高电源的输出电流，并用万用表检测B-、P-的电压，当万用表的数值由0v变到线性电源电压时，证明过流MOS管截至，保护板保护。此方法实际上是让电源输出大电流直接经过保护板MOS管模拟放电过程，省去了大功率电子负载。需要注意的是在测试过程中电源的调节时间不宜过长，以免MOS管温度过高烧坏保护板，最好事先对保护板的过流保护之有所了解，然后在其值周围进行微调。

4 短路保护测试

锂离子电池在充电过程中很容易发生短路情况，短路是过流的极端情况，及时避免短路发生是保护板的一项重要功能。该测试原理与过流保护测试类似，但判断方式有所不同，首先将电源给保护板电芯供电，用万用表连接B-、P-端，之后瞬间短接P+、P-端，并检测万用表数值，正常情况下短路MOS管道通，数值为0，一旦输出端短接，MOS管截止，万用表则直接连接电芯电压，显示电芯电压数值。需要注意的是由于短路过程中保护板会瞬间产生很大电流，因此短接时间一定要短，不然会烧坏保护板，一般短路保护启动的延时时间不超过30ms，一旦时间过长仍未保护，即可认定该保护板短路保护出现故障。

以上几种测试方法是锂电保护板的最基本测试项，一般在生产过程中还有自耗电流测试、内阻测试、延时测试、恢复测试、均衡测试等，由于保护板的测试结果将直接影响最终电池的产品质量，为此各个电池厂家无论是在保护板选型采购还是测试校验过程中都是极为严格的。为了增加检测效率，厂家都会选用市面上较为成熟的锂电保护板自动测试仪器完成检测，但不管用什么方式，以目前市面上的保护板种类，其测试原理大同小异，相信随着锂离子电池的不断发展，锂电保护板的功能也会不断完善，对于保护板的测试要求也将越来越高。

参考文献

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[2]吴宇平.锂离子电池――应用与实践（二版）[M].北京：化学工业出版社，2012，1.

[3]梁波.锂离子电池安全性能研究[M].长沙：中南大学出版社有限责任公司，2014，12.