電池管理系統(tǒng)BMS 保護(hù)板技術(shù)問(wèn)答全解析
2024年12月05日 11:25
一、BMS 保護(hù)板的主要構(gòu)成部分有哪些？
BMS 保護(hù)板主要由電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路、控制芯片、MOSFET（金屬 - 氧化物 - 半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）開(kāi)關(guān)管等構(gòu)成。電壓檢測(cè)電路負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電池組中各個(gè)單體電池的電壓，確保其在安全范圍內(nèi)。電流檢測(cè)電路可精準(zhǔn)測(cè)量充放電電流，防止過(guò)流情況。溫度檢測(cè)電路則密切關(guān)注電池溫度，避免過(guò)熱或過(guò)冷影響電池性能與安全?？刂菩酒鳛?“大腦”，依據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，并控制 MOSFET 開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與截止，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池充放電的有效管理。
二、BMS 保護(hù)板如何實(shí)現(xiàn)電池均衡？
BMS 保護(hù)板的電池均衡功能主要分為主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡。被動(dòng)均衡是在每個(gè)電池單體上并聯(lián)一個(gè)電阻，當(dāng)某單體電池電壓過(guò)高時(shí)，控制芯片使該單體電池并聯(lián)的電阻導(dǎo)通，將多余電量以熱能形式消耗掉，從而降低其電壓，使各單體電池電壓趨于一致。主動(dòng)均衡則是通過(guò)能量轉(zhuǎn)移電路，如使用電容、電感或 DC - DC 轉(zhuǎn)換器等元件，將電壓高的電池單體的能量轉(zhuǎn)移到電壓低的電池單體上，這種方式均衡效率更高，但成本與電路復(fù)雜度也相對(duì)較高。
三、BMS 保護(hù)板的過(guò)充保護(hù)電壓是如何設(shè)定的？
過(guò)充保護(hù)電壓的設(shè)定取決于電池的類型和特性。例如，對(duì)于常見(jiàn)的三元鋰電池，其過(guò)充保護(hù)電壓一般設(shè)定在 4.2V - 4.3V 之間；磷酸鐵鋰電池的過(guò)充保護(hù)電壓通常在 3.65V - 3.7V 左右。這是基于電池的電化學(xué)特性，在該電壓閾值下，能有效防止電池因過(guò)度充電導(dǎo)致電解液分解、正極材料結(jié)構(gòu)損壞等問(wèn)題，從而保障電池的安全與使用壽命。設(shè)定時(shí)需要綜合考慮電池的標(biāo)稱電壓、充電曲線以及安全余量等多方面因素，且要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試與驗(yàn)證，確保在各種工況下都能可靠地保護(hù)電池。
四、BMS 保護(hù)板的過(guò)放保護(hù)對(duì)電池有何重要意義？
過(guò)放保護(hù)對(duì)于電池至關(guān)重要。當(dāng)電池過(guò)度放電時(shí)，電池內(nèi)部的極板會(huì)發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)，如鉛酸電池極板的硫化、鋰電池活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞等，這會(huì)導(dǎo)致電池容量永久性下降，內(nèi)阻增大，充放電性能變差，甚至可能使電池?zé)o法正常充電和使用。BMS 保護(hù)板的過(guò)放保護(hù)功能可在電池電壓下降到設(shè)定的過(guò)放閾值（如三元鋰電池一般為 2.5V - 3.0V）時(shí)，及時(shí)切斷放電回路，避免電池進(jìn)入深度過(guò)放狀態(tài)，從而延長(zhǎng)電池的循環(huán)壽命，保證電池在整個(gè)使用周期內(nèi)的性能穩(wěn)定。
五、BMS 保護(hù)板的電流檢測(cè)精度一般要求是多少？
BMS 保護(hù)板的電流檢測(cè)精度一般要求較高，通常誤差需控制在 ±3% 以內(nèi)。精確的電流檢測(cè)對(duì)于電池管理意義重大。在充電過(guò)程中，準(zhǔn)確的電流檢測(cè)能夠確保充電電流按照設(shè)定的充電曲線進(jìn)行，防止過(guò)流充電對(duì)電池造成損害，同時(shí)也為準(zhǔn)確計(jì)算電池的充電狀態(tài)（SOC）提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。在放電過(guò)程中，能實(shí)時(shí)監(jiān)控負(fù)載電流大小，一旦出現(xiàn)過(guò)流情況（如短路或過(guò)載），可迅速啟動(dòng)過(guò)流保護(hù)機(jī)制，保障電池和外部電路的安全。
六、BMS 保護(hù)板如何與外部設(shè)備進(jìn)行通信？
BMS 保護(hù)板與外部設(shè)備的通信方式多樣，常見(jiàn)的有 CAN（Controller Area Network）總線、SMBus（System Management Bus）以及 UART（通用異步收發(fā)傳輸器）等。CAN 總線具有高可靠性、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、通信距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車電子等對(duì)通信要求較高的領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn) BMS 保護(hù)板與整車控制器、充電器等設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互，如傳輸電池狀態(tài)信息、接收控制指令等。SMBus 主要用于一些小型電子設(shè)備中的電池管理系統(tǒng)，它是一種基于 I2C 總線的簡(jiǎn)化版本，能夠滿足基本的數(shù)據(jù)傳輸和簡(jiǎn)單控制功能。UART 則以其簡(jiǎn)單易用、成本較低的特點(diǎn)，在一些對(duì)通信速率要求不高的場(chǎng)合得到應(yīng)用，可用于將 BMS 保護(hù)板的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析。
七、BMS 保護(hù)板在高溫環(huán)境下如何保障電池安全？
在高溫環(huán)境中，BMS 保護(hù)板主要通過(guò)溫度檢測(cè)電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池溫度。一旦溫度超過(guò)設(shè)定的高溫閾值（如鋰電池一般為 60℃左右），BMS 保護(hù)板會(huì)立即采取措施。一方面，它會(huì)限制或停止電池的充電和放電過(guò)程，防止因高溫導(dǎo)致電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)加劇，產(chǎn)生熱失控等危險(xiǎn)情況。另一方面，部分高端的 BMS 保護(hù)板還可能啟動(dòng)散熱風(fēng)扇或向外部設(shè)備發(fā)送高溫預(yù)警信號(hào)，以便采取進(jìn)一步的散熱措施，如增加通風(fēng)量或降低環(huán)境溫度，確保電池在安全的溫度范圍內(nèi)工作，保障電池的性能和使用壽命。
八、BMS 保護(hù)板的自耗電情況如何？
BMS 保護(hù)板本身存在一定的自耗電，但通常設(shè)計(jì)得較低。其自耗電主要來(lái)源于控制芯片、傳感器以及其他電路元件的靜態(tài)功耗。一般情況下，優(yōu)質(zhì)的 BMS 保護(hù)板自耗電在毫安級(jí)甚至更低。這是為了避免在電池存儲(chǔ)或長(zhǎng)時(shí)間靜置過(guò)程中，因 BMS 保護(hù)板自耗電過(guò)大而導(dǎo)致電池過(guò)度放電。例如，在一些備用電源系統(tǒng)中，如果 BMS 保護(hù)板自耗電過(guò)高，可能會(huì)使電池在未使用時(shí)就電量耗盡，影響其在關(guān)鍵時(shí)刻的供電能力。因此，降低自耗電是 BMS 保護(hù)板設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要考量因素，通過(guò)選用低功耗元件、優(yōu)化電路設(shè)計(jì)等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。
九、BMS 保護(hù)板的故障檢測(cè)與報(bào)警功能是怎樣的？
BMS 保護(hù)板具備完善的故障檢測(cè)與報(bào)警功能。它能夠檢測(cè)多種故障類型，如電壓傳感器故障、電流傳感器故障、溫度傳感器故障、MOSFET 開(kāi)關(guān)管故障以及通信故障等。當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，控制芯片會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)的故障代碼進(jìn)行判斷，并通過(guò)特定的引腳輸出報(bào)警信號(hào)。報(bào)警信號(hào)可以連接到外部的指示燈、蜂鳴器或發(fā)送到上位機(jī)等設(shè)備，以便及時(shí)通知用戶或維護(hù)人員。例如，當(dāng)電壓傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，BMS 保護(hù)板可能會(huì)檢測(cè)到異常的電壓讀數(shù)或無(wú)法正常采集電壓數(shù)據(jù)，此時(shí)會(huì)立即觸發(fā)報(bào)警，提示用戶檢查電壓檢測(cè)電路或相關(guān)傳感器，確保 BMS 保護(hù)板的正常運(yùn)行和電池的安全管理。
十、BMS 保護(hù)板在電池組擴(kuò)容時(shí)需要注意哪些問(wèn)題？
當(dāng)對(duì)電池組進(jìn)行擴(kuò)容時(shí)，BMS 保護(hù)板需要重新評(píng)估和調(diào)整。首先，要考慮新增電池與原有電池的一致性，包括電池類型、容量、內(nèi)阻等參數(shù)，盡量選擇與原有電池性能相近的產(chǎn)品，以確保整個(gè)電池組的均衡性。其次，需要檢查 BMS 保護(hù)板的電壓、電流等保護(hù)參數(shù)是否能適應(yīng)擴(kuò)容后的電池組。例如，如果擴(kuò)容后電池組的電壓上限提高，那么過(guò)充保護(hù)電壓就需要相應(yīng)調(diào)整。此外，還需關(guān)注 BMS 保護(hù)板的硬件電路是否能支持更多電池單體的監(jiān)測(cè)與管理，如電壓檢測(cè)通道數(shù)量是否足夠等。若硬件不滿足要求，可能需要升級(jí)或更換 BMS 保護(hù)板，以保障擴(kuò)容后電池組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
相關(guān)新聞
銀杏電池：數(shù)智先鋒，閃耀經(jīng)開(kāi)區(qū)
銀杏電池產(chǎn)品為什么能零改裝用于鉛酸電動(dòng)車
產(chǎn)品在認(rèn)證過(guò)程中可靠性試驗(yàn)檢測(cè)不通過(guò)怎么辦？
聯(lián)系方式
長(zhǎng)沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)東六路南段77號(hào)金科億達(dá)科技城B49-2
友情鏈接：湖南銀杏可靠性技術(shù)研究所有限公司
公眾號(hào)
歡迎關(guān)注我們的官方公眾號(hào)
客戶留言