鋰電池保護板BMS系統(tǒng)的原理與作用：鋰電池保護板BMS管理系統(tǒng)是對鋰電池進行監(jiān)控與控制的系統(tǒng)，主要就是為了智能

化管理及維護各個電池單元，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。將采集的鋰電池

信息實時反饋給用戶，同時根據(jù)采集的信息調(diào)節(jié)參數(shù)，充分發(fā)揮鋰電池的性能。


鋰電池保護板原理：


鋰電池之所以需要保護，是由它本身特性決定的。由于鋰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)。鋰電池的BMS系統(tǒng)通常由保護電路

板和PTC、NTC等元器件協(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，及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。


簡單的普通鋰電池保護板通常包括控制IC、MOS開關(guān)、電阻、電容及輔助器件FUSE、PTC、NTC、ID、存儲器等。其中控制

IC，在一切正常的情況下控制 MOS開關(guān)導(dǎo)通，使電芯與外電路導(dǎo)通，而當電芯電壓或回路電流超過規(guī)定值時，它立刻控

制MOS開關(guān)關(guān)斷，保護電芯的安全。

在保護板正常的情況下，Vdd為高電平，Vss，VM為低電平，DO、CO為高電平，當Vdd，Vss，VM任何一項參數(shù)變換時，DO

或CO端的電平將發(fā)生變化。

　　1、過充電檢出電壓：在通常狀態(tài)下，Vdd逐漸提升至CO端由高電平 變?yōu)榈碗娖綍rVDD-VSS間電壓。

　　2、過充電解除電壓：在充電狀態(tài)下，Vdd逐漸降低至CO端由低電平 變?yōu)楦唠娖綍rVDD-VSS間電壓。

　　3、過放電檢出電壓：通常狀態(tài)下，Vdd逐漸降低至D O端由高電平 變?yōu)榈碗娖綍rVDD- VSS間電壓。

　　4、過放電解除電壓：在過放電狀態(tài)下，Vdd逐漸上升到DO端由低電平 變?yōu)楦唠娖綍r VDD-VSS間電壓 。

　　5、過電流1檢出電壓：在通常狀態(tài)下，VM逐漸升至DO由高電平 變?yōu)榈碗娖綍rVM-VSS間電壓。

　　6、過電流2檢出電壓：在通常狀態(tài)下，VM從OV起以1ms以上4ms以下的速度升到 DO端由高電平變?yōu)榈碗娖綍rVM-VSS間

電壓。

　　7、負載短路檢出電壓：在通常狀態(tài)下，VM以O(shè)V起以1μS以上50μS以下的速度升至DO端由高電平變?yōu)榈碗娖綍rVM-

VSS間電壓。

　　8、充電器檢出電壓：在過放電狀態(tài)下，VM以O(shè)V逐漸下降至DO由低電平變?yōu)樽優(yōu)楦唠娖綍rVM-VSS間電壓。

　　9、通常工作時消耗電流：在通常狀態(tài)下，流以VDD端子的電流（IDD）即為通常工作時消耗電流。

　　10、過放電消耗電流：在放電狀態(tài)下，流經(jīng)VDD端子的電流（IDD）即為過流放電消耗電流。



一、過充電保護：

鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓，在充電初期，為恒流充電，隨著充電過程，電壓會上升到4.2V（根據(jù)正極材料

不同，有的電池要求恒壓值為4.1V），轉(zhuǎn)為恒壓充電，直至電流越來越小。


電池在被充電過程中，如果充電器電路失去控制，會使電池電壓超過4.2V后繼續(xù)恒流充電，此時電池電壓仍會繼續(xù)上升

，當電池電壓被充電至超過4.3V時，電池的化學副反應(yīng)將加劇，會導(dǎo)致電池損壞或出現(xiàn)安全問題。


在帶有保護電路的電池中，當控制IC檢測到電池電壓達到4.28V（該值由控制IC決定，不同的IC有不同的值）時，其“CO

”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?零電壓，使T1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷了充電回路，使充電器無法再對電池進行充電，起到過

充電保護作用。而此時由于T1自帶的體二極管VD1的存在，電 池可以通過該二極管對外部負載進行放電。


在控制IC檢測到電池電壓超過4.28V至發(fā)出關(guān)斷T1信號之間，還有一段延時時間，該延時時間的長短由C2決定，通常設(shè)為

1秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。


二、過放電保護：

由于鋰離子電池的化學特性，電池生產(chǎn)廠家規(guī)定了其放電電流最大不能超過2C（C=電池容量/小時），當電池超過2C電流

放電時，將會導(dǎo)致電池的永久性損壞或出現(xiàn)安全問題。


電池在對負載正常放電過程中，放電電流在經(jīng)過串聯(lián)的2個MOSFET時，由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗，會在其兩端產(chǎn)生一個電壓

，該電壓值 U=I*RDS*2， RDS為單個MOSFET導(dǎo)通阻抗，控制IC上的“V-”腳對該電壓值進行檢測，若負載因某種原因?qū)?br/>
致異常，使回路電流增大，當回路電流大到使 U》0.1V（該值由控制IC決定，不同的IC有不同的值）時，其“DO”腳將

由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?，使T2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷了放電回路， 使回路中電流為零，起到過電流保護作用。


在控制IC檢測到過電流發(fā)生至發(fā)出關(guān)斷T2信號之間，也有一段延時時間，該延時時間的長短由C2決定，通常為13毫秒左

右，以避免因干擾而造成誤判斷。


在上述控制過程中可知，其過電流檢測值大小不僅取決于控制IC的控制值，還取決于MOSFET的導(dǎo)通阻抗，當MOSFET導(dǎo)通

阻抗越大時，對同樣的控制IC，其過電流保護值越小。


三、短路保護：


電池在對負載放電過程中，若回路電流大到使U》0.9V（該值由控制IC決定，不同的IC有不同的值）時，控制IC則判斷為

負載短路，其 “DO”腳將迅速由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷?，使T2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷放電回路，起到短路保護作用。

短路保護的延時時間極短，通常小于7微秒。其工作原 理與過電流保護類似，只是判斷方法不同，保護延時時間也不一

樣。鋰電池保護板BMS系統(tǒng)的原理與作用！