本文提供了有關(guān)電池管理系統(tǒng)(BMS)架構(gòu)的初學(xué)者指南,討論了主要功能塊,并解釋了每個(gè)功能塊對(duì)BMS系統(tǒng)的重要性。
圖 SEQ Figure * ARABIC 1:電池管理系統(tǒng)(BMS)功能塊的簡(jiǎn)化示意圖
電池管理系統(tǒng)架構(gòu)
電池管理系統(tǒng)(BMS)通常包含若干功能塊,如:FET驅(qū)動(dòng)、電流監(jiān)控、單電池電壓監(jiān)視器、單電池電壓均衡、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、溫度監(jiān)控和狀態(tài)機(jī)。市場(chǎng)上有多種類型的BMS IC。從簡(jiǎn)單的模擬前端(如提供均衡和監(jiān)測(cè)功能并需要微控制器的ISL94208($1.3824))到自主運(yùn)行的獨(dú)立集成解決方案(如ISL94203($2.6201)),功能塊的分組存在很大差異�,F(xiàn)在我們來(lái)看每個(gè)功能塊的用途和所使用的技術(shù),以及每種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。
關(guān)斷FET和FET驅(qū)動(dòng)器
FET驅(qū)動(dòng)器功能塊負(fù)責(zé)電池組的連接以及負(fù)載與充電器之間的隔離。FET驅(qū)動(dòng)器的行為可根據(jù)單電池電壓測(cè)量值、電流測(cè)量值和實(shí)時(shí)檢測(cè)電路進(jìn)行操控。圖2(a) 和 2(b)描述了負(fù)載與充電器及電池組之間的兩種不同F(xiàn)ET連接。
圖 SEQ Figure * ARABIC 2:不同連接的截止FET原理圖:
(a)負(fù)載與充電器之間的單一連接
(b)允許同時(shí)充電和放電的二端子連接
圖2(a)需要少的電池組連接數(shù),且電池組工作模式限于充電、放電或休眠。電流方向和具體實(shí)時(shí)檢測(cè)的行為決定了器件的狀態(tài)。例如,ISL94203有一個(gè)CHMON,用于監(jiān)測(cè)截止FET右側(cè)上的電壓。如果充電器已連接且電池組與之隔離,則注入電池組的電流將使電壓上升至充電器的大供電電壓。這時(shí),CHMON所在位置的電壓電平升高(tripped),讓BMS器件知道已連接充電器。負(fù)載連接是通過(guò)以下方式來(lái)確定的:向負(fù)載方向注入電流,以確定負(fù)載是否存在。如果引腳所在位置的電壓在電流注入時(shí)沒(méi)有顯著上升,則表明負(fù)載還在。然后FET驅(qū)動(dòng)器的DFET繼續(xù)斷開。圖2(b)的連接方案允許電池組在充電時(shí)可以支持放電工作。
可以設(shè)計(jì)FET驅(qū)動(dòng)器來(lái)連接至電池組的或低端。連接需要一個(gè)電荷泵驅(qū)動(dòng)器來(lái)激活NMOS FET。使用驅(qū)動(dòng)器可使電路其余部分具有穩(wěn)固的接地基準(zhǔn)。低端FET驅(qū)動(dòng)器連接見(jiàn)于一些集成解決方案,用以降低成本,因?yàn)檫@時(shí)無(wú)需電荷泵。低端連接也不需要高電壓器件,它會(huì)占用更大的芯片面積。在低端上截止FET會(huì)使電池組的接地點(diǎn)連接浮接,使之易受注入測(cè)量的噪聲的影響——這會(huì)影響一些IC的性能。