BMS鋰電保護板基礎(chǔ)知識詳解2021-05-22 08:11
鋰離子電池（可充型）之所以要保護，是由它本身特性決定的。由于鋰離子電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電，因此鋰離子電池鋰電組件總會跟著一塊精致的保護板和一片電流保險器出現(xiàn)。鋰離子電池的保護功能通常由保護電路板和PTC協(xié)同完成，保護板是由電子電路組成，在-40℃至+85℃的環(huán)境下時刻準確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流，即時控制電流回路的通斷；PTC在高溫環(huán)境下防止電池發(fā)生惡劣的損壞。
鋰電保護板重要技術(shù)參數(shù)：均衡電流、均衡起控點、過放門限、過放延時、過放釋放、過流釋放、過溫保護、工作電流、靜態(tài)功耗、短路保護功能等。重要功能：過充保護功能，過放保護功能，短路保護功能，過流保護功能，過溫保護功能，均衡保護功能。接口含義：該板的充電口與放電口相互獨立。
保護板我們可以簡單理解為一個開關(guān)，但是這個開關(guān)是串聯(lián)在電池負極上，同口板子是充電放電共用輸出負極，而分口板子是充電放電負極分開，電池的正極輸入輸出從電池包的總正極輸出。保護板的均衡排線是為了監(jiān)測每一串電池的電壓，然后主控芯片根據(jù)均衡排線的電壓，給控制MOS進行開關(guān)動作，達到對鋰離子電池包最重要的過充、過放保護的功能，同時也起到均衡充電、限流、溫度控制等其它功能。
保護板重要功能元器件及輸入輸出接口描述如下（以4串為例，多串數(shù)的也雷同）
當然，上述接口和元器件說明都是重要的，不同廠家的板子可能還會略有不同，比如為了完善監(jiān)控和管理整個電池包，會新增各種管理和控制接口
保護板，自然防止不了主控管理芯片單元，保護板的靈魂。目前主流的鋰電管理芯片，有單顆芯片管理1節(jié)、2節(jié)、...20節(jié)不等，當然價格也從幾毛錢到幾十塊錢不等。
重要的廠家有日系的精工、理光、美上美、臺系的富晶、宏康、中系的安德斯諾（ADS）、中星微、比亞迪微電子、美系的O2、凌特、德州儀器。。。數(shù)不勝數(shù)，做半導(dǎo)體的公司都可以生產(chǎn)這芯片。
除了單節(jié)保護芯片之外，很多廠家也針對多串數(shù)保護主控芯片，主流的有理光R5432，美上美MM3474、O2的8940、比亞迪BM3451等
在這里，我要說明一下的是，要保護電壓自行可調(diào)的，就得用前后端的方法，比如凌特+單片機控制...假如是用單串或者345串方法的，出廠時候芯片是寫死的，調(diào)不了。
什么叫MOS，全中文名字叫金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，應(yīng)用在保護板上，MOS起到的就是開關(guān)用途，怎么說呢，你可以理解為MOS就是一個空開，保護板上的空開，但這個空開不是要用手掰的，是由控制管理IC主控芯片+外圍電路來實現(xiàn)其開或者關(guān)閉的。
MOS在保護板應(yīng)用當中，最關(guān)鍵的兩個指標，我認為一是耐壓，二是導(dǎo)通阻抗R(DSon)，前者代表著能承受得住整個電池包的電壓和充電器電壓，比如72V鋰離子電池，我們做保護板時候就不能用75N75之類耐壓75V的MOS，而必須用43104110耐壓高的；關(guān)于保護板來講，MOS只會存在常開、常閉的現(xiàn)象，因此不存在開關(guān)損耗，只有在控制器、電源的應(yīng)用來講，基于PWM驅(qū)動的才會考慮到開關(guān)損耗。
針對上述兩點，我們要選用耐壓合適、阻抗越低越好的MOS，因為高壓的MOS往往阻抗都很大的。
何為均衡？
均衡，凡是做鋰電或者使用鋰電或者鋰電DIY愛好者離不開均衡這個詞兒，但是有的人還沒深刻理解均衡這個詞...注意：均衡的目的是讓每一串電芯都充到飽，而造成鋰電要均衡的是一致性問題，比如內(nèi)阻不一、自放電不一，而不是能夠彌補電芯單體落后造成的容量差異！一鍋粥里有一顆老鼠屎，整組電池也基本是報廢的。
均衡來講，分主動和被動兩種方式
被動均衡：通過對電壓高的串數(shù)進行放電，反復(fù)循環(huán)充電，久而久之電池每一串電壓都能達到預(yù)期的電壓（即基本都充滿電），被動均衡屬于耗散型均衡，是將電通過熱量方式散掉，因此會存在一個均衡時候保護板發(fā)熱的問題，這個問題也導(dǎo)致為何保護板均衡電流做不大的根本原因。
主動均衡：利用外圍電路，將電壓高的串數(shù)的電量轉(zhuǎn)移到電壓低的上面，久而久之大家電壓都相同了，主動均衡又稱無損均衡，因為電量都是內(nèi)部之間轉(zhuǎn)移，發(fā)熱度也僅僅就是轉(zhuǎn)換效率的問題。目前電動汽車使用的，絕大部分都是被動均衡方式，為啥？成本低、可靠性高。
很多人都喜歡用均衡電流比較大的保護板，其實在保護板設(shè)計來說，被動均衡方法，不外乎就是一個電阻阻值的選擇問題，但是，你想想，保護板大部分都裹在電池包里頭，熱如何散掉？舉個例子，100ma均衡電流保護板，根據(jù)歐姆定理，每個均衡電阻發(fā)熱量是I*I*R=0.1*0.1*35=0.35W，24串保護板最壞情況下是24個均衡燈（或23個）同時開啟，總功率是8W，你先試著把一個8W的燈泡放你電池里看看情況吧。。。所以這里還要在說明一點，保護板和電池之間最好有一定的縫隙隔離，防止熱量直接傳遞給電池引起各種問題。
鋰電保護板重要技術(shù)參數(shù)：均衡電流、均衡起控點、過放門限、過放延時、過放釋放、過流釋放、過溫保護、工作電流、靜態(tài)功耗、短路保護功能等。重要功能：過充保護功能，過放保護功能，短路保護功能，過流保護功能，過溫保護功能，均衡保護功能。接口含義：該板的充電口與放電口相互獨立。
保護板我們可以簡單理解為一個開關(guān)，但是這個開關(guān)是串聯(lián)在電池負極上，同口板子是充電放電共用輸出負極，而分口板子是充電放電負極分開，電池的正極輸入輸出從電池包的總正極輸出。保護板的均衡排線是為了監(jiān)測每一串電池的電壓，然后主控芯片根據(jù)均衡排線的電壓，給控制MOS進行開關(guān)動作，達到對鋰離子電池包最重要的過充、過放保護的功能，同時也起到均衡充電、限流、溫度控制等其它功能。
保護板重要功能元器件及輸入輸出接口描述如下（以4串為例，多串數(shù)的也雷同）
當然，上述接口和元器件說明都是重要的，不同廠家的板子可能還會略有不同，比如為了完善監(jiān)控和管理整個電池包，會新增各種管理和控制接口
保護板，自然防止不了主控管理芯片單元，保護板的靈魂。目前主流的鋰電管理芯片，有單顆芯片管理1節(jié)、2節(jié)、...20節(jié)不等，當然價格也從幾毛錢到幾十塊錢不等。
重要的廠家有日系的精工、理光、美上美、臺系的富晶、宏康、中系的安德斯諾（ADS）、中星微、比亞迪微電子、美系的O2、凌特、德州儀器。。。數(shù)不勝數(shù)，做半導(dǎo)體的公司都可以生產(chǎn)這芯片。
除了單節(jié)保護芯片之外，很多廠家也針對多串數(shù)保護主控芯片，主流的有理光R5432，美上美MM3474、O2的8940、比亞迪BM3451等
在這里，我要說明一下的是，要保護電壓自行可調(diào)的，就得用前后端的方法，比如凌特+單片機控制...假如是用單串或者345串方法的，出廠時候芯片是寫死的，調(diào)不了。
什么叫MOS，全中文名字叫金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，應(yīng)用在保護板上，MOS起到的就是開關(guān)用途，怎么說呢，你可以理解為MOS就是一個空開，保護板上的空開，但這個空開不是要用手掰的，是由控制管理IC主控芯片+外圍電路來實現(xiàn)其開或者關(guān)閉的。
MOS在保護板應(yīng)用當中，最關(guān)鍵的兩個指標，我認為一是耐壓，二是導(dǎo)通阻抗R(DSon)，前者代表著能承受得住整個電池包的電壓和充電器電壓，比如72V鋰離子電池，我們做保護板時候就不能用75N75之類耐壓75V的MOS，而必須用43104110耐壓高的；關(guān)于保護板來講，MOS只會存在常開、常閉的現(xiàn)象，因此不存在開關(guān)損耗，只有在控制器、電源的應(yīng)用來講，基于PWM驅(qū)動的才會考慮到開關(guān)損耗。
針對上述兩點，我們要選用耐壓合適、阻抗越低越好的MOS，因為高壓的MOS往往阻抗都很大的。
何為均衡？
均衡，凡是做鋰電或者使用鋰電或者鋰電DIY愛好者離不開均衡這個詞兒，但是有的人還沒深刻理解均衡這個詞...注意：均衡的目的是讓每一串電芯都充到飽，而造成鋰電要均衡的是一致性問題，比如內(nèi)阻不一、自放電不一，而不是能夠彌補電芯單體落后造成的容量差異！一鍋粥里有一顆老鼠屎，整組電池也基本是報廢的。
均衡來講，分主動和被動兩種方式
被動均衡：通過對電壓高的串數(shù)進行放電，反復(fù)循環(huán)充電，久而久之電池每一串電壓都能達到預(yù)期的電壓（即基本都充滿電），被動均衡屬于耗散型均衡，是將電通過熱量方式散掉，因此會存在一個均衡時候保護板發(fā)熱的問題，這個問題也導(dǎo)致為何保護板均衡電流做不大的根本原因。
主動均衡：利用外圍電路，將電壓高的串數(shù)的電量轉(zhuǎn)移到電壓低的上面，久而久之大家電壓都相同了，主動均衡又稱無損均衡，因為電量都是內(nèi)部之間轉(zhuǎn)移，發(fā)熱度也僅僅就是轉(zhuǎn)換效率的問題。目前電動汽車使用的，絕大部分都是被動均衡方式，為啥？成本低、可靠性高。
很多人都喜歡用均衡電流比較大的保護板，其實在保護板設(shè)計來說，被動均衡方法，不外乎就是一個電阻阻值的選擇問題，但是，你想想，保護板大部分都裹在電池包里頭，熱如何散掉？舉個例子，100ma均衡電流保護板，根據(jù)歐姆定理，每個均衡電阻發(fā)熱量是I*I*R=0.1*0.1*35=0.35W，24串保護板最壞情況下是24個均衡燈（或23個）同時開啟，總功率是8W，你先試著把一個8W的燈泡放你電池里看看情況吧。。。所以這里還要在說明一點，保護板和電池之間最好有一定的縫隙隔離，防止熱量直接傳遞給電池引起各種問題。
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