鋰電池在生活中越來越多的方面扮演能源的角色,除了大家熟知的電動汽車行業,在一些消費類,工業類電子產品比如手機,電動自行車,電動工具中都有應用,追本溯源今天我們一起來學習下最基礎的BMS架構。
1~4串架構
可實現過充保護、過放保護、過流/短路,參數由器件后綴代碼決定;通信類手持設備供電系統;1~4節電池保護板架構
如圖使用S-8241系列保護IC,一對充放電MOS管控制充放電的回路的切斷和接通,系統供電來自于電芯電壓,VM引腳用于檢測過流和充電器連接。R1/C1構成濾波電路采樣電壓。根據電芯特性不同保護參數由S2841+后綴代碼區分
通過下圖內部框圖可以看出VM引腳通過比較器觸發1.2.3級過流保護,過流檢測電壓由上圖中的芯片選型決定,而過流電流可以通過限制的過電流檢測電壓除以所選型MOS管的內阻和得出。
同理2S 3S 4S都可以用這種架構完成
3~15串架構
以bq769X0為代表 3~15串
有通信、可以通過通信接口燒錄配置固件參數,主要應用于輕型電動車輛 (LEV): 電動自行車 (eBike), 電動踏板車 (eScooter), 腳踏電動自行車 (Pedelec) 和踏板輔助自行車
VC0~VC5電芯采樣點,SRP/SRN電流差分采樣、BAT芯片供電端,SCL/SDA為IIC通信端口,CHG/DSG分別為充放電MOS管驅動端;TS1為熱敏電阻采樣點;
除了5/10/15中間串數通過短接中間采樣實現,具體如下表操作
特點:MOS管在低端發生保護時切斷地回路,這樣就沒法在發生保護時進行通信;當然也可以把MOS管對放置在高端如果要直接驅動就得用PMOS管但是PMOS選型較少比同等NMOS管價格也高,那么用NMOS管放在高端就得使用電荷泵方式使得G極電壓高于電源電壓才可以驅動。
還有一個需要注意的點:如圖標注地方,DSG管GS之間只有1個1M的電阻,用于驅動MOS管,但是充電管比較放電管驅動回路上,多了一個PMOS一個電阻一個二極管,其中PMOS用于當充電管關斷時S極電壓和G極電壓等電位PMOS管截止放置來自充電機等外界的沖擊,1M電阻和二極管組成網絡只要當CHG為高時單向導通,CHG關斷時PMOS截止,1M電阻用來限流分壓不會讓外界沖擊對芯片造成損傷。
其中也可以在電路中加入預充回路;
12~∞串架構
以LTC6813為代表可通信/可級聯/需要軟件編程配置工作參數
符合AEC-Q100車規標準,ISO26262功能安全標準廣泛引用電動汽車和混動汽車電池管理系統中。16位ADC精度較高最大2.2mV測量誤差,290us可完成全部18串電池采樣。
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