锂电池BMS保护机制及工作原理1

BMS保护工作原理

BMS包括控制IC、MOS开关、保险丝Fuse、NTC热敏电阻、TVS瞬态电压抑制器、电容及存储器等。其具体形式如图所示：

上图中，控制IC通过控制MOS开关实现电路的导通和关闭，以保护电路，FUSE在此基础上实现二级保护；TH为温度检测，内部是一个10K NTC；NTC主要实现温度检测；TVS主要是抑制浪涌。

（一）一级保护电路

控制IC上图的控制IC负责监测电池电压与回路电流，并控制两个MOS的开关。控制IC具体可分为AFE和MCU：

AFE（Active Front End，模拟前端芯片）即电池的采样芯片，主要用来采集电芯电压、电流等。

MCU（(Microcontroller Unit，微控制器芯片）主要对AFE采集来的信息进行计算和控制。

二者的关系如图所示：

1.AFE

AFE一般是6脚芯片，CO、DO、VDD、VSS、DP和VM，简介如下：

CO：charge output（充电控制）；

DO：discharge output（放电控制）；

VDD：电源电压，又叫输出电压，是电压最高的地方；

VSS：基准电压，是电压最低的地方；

VM：监测MOS两端的电压值。

在BMS正常的情况下，CO、DO、VDD为高电平， VSS、VM为低电平，当VDD、VSS、VM任何一项参数变换时，CO或DO端的电平将发生变化。

2. MCU

MCU指的是微控制单元，又称单片机，具有性能高、功耗低、可编程、灵活度高等优点。被广泛应用于消费电子、汽车、工业、通信、计算、家电、医疗设备等领域。

在BMS中，MCU相当于大脑，通过其外围设备从传感器捕获所有数据，并根据电池组的配置文件处理数据以做出适当的决策。

MCU芯片处理AFE芯片采集的信息，起到计算（比如SOC、SOP等）和控制（MOS关断、导通等）的作用，因此电池管理系统对MCU芯片的性能要求较高。AFE和MCU通过控制MOS来实现对电路的保护。

3.MOS

MOS是Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor的缩写，简称场效应管，在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断。

其导通阻抗很小，因此其导通电阻对电路的性能影响很小。正常状态下保护电路的消耗电流为μA级，通常小于7μA。

4.BMS一级保护的实现：控制IC与MOS联动

锂电池如果过充、过放或过流，将会导致电池内部发生化学副反应,从而严重影响电池的性能与使用寿命，并可能产生大量气体，使电池内部压力迅速增大，最后导致泄压阀打开，电解液喷出发生热失控。

在出现上述情况时，BMS将开启保护机制，执行如下：

以上内容可以简述为：