锂电池BMS管理系统中的电路保护原理及器件选型

锂电池bms管理系统中的电路保护

bms概述
bms是battery management system的第一个字母简称组合，称之谓电池管理系统。bms主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。bms电池管理系统单元包括bms电池管理系统、控制模组、显示模组、无线通信模组、电气设备、用于为电气设备供电的电池组以及用于采集电池组的电池信息的采集模组，所述bms电池管理系统通过通信接口分别与无线通信模组及显示模组连接，所述采集模组的输出端与bms电池管理系统的输入端连接，所述bms电池管理系统的输出端与控制模组的输入端连接，所述控制模组分别与电池组及电气设备连接，所述bms电池管理系统通过无线通信模块与server服务器端连接。

为什么锂电池需要bms管理系统?
锂电池存在安全性差，时有发生爆炸等缺陷。尤其是钴酸锂为正极材料的锂电池不能大电流放电，安全性较差。此外，几乎所有种类的锂电池过度充电或过度放电都会引起电芯不可逆转的损伤。锂电池对温度也极为敏感：如果在温度过高的状况下使用，可能引起电解液分解、燃烧甚至爆炸;温度过低将导致锂电池的各项性能明显恶化，影响设备的正常使用。
由于锂电池制作工艺的限制，每个电池单元的内阻、容量等均会存在差异。当多个电池单元串联使用时，会引起各个电芯的充放电速率不一致，这导致了电池容量的利用率低下。鉴于此，锂电池在实际使用过程中通常需要专门的保护系统来监控电池的健康状态，从而管理锂电池的使用过程。锂电池管理系统能有效的对锂电池组进行有效的监控、保护、能量均衡和故障警报，进而提高整个动力电池组的工作效率和使用寿命。锂电池由于其工作电压高、体积小、质量轻、能量密度大、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长等众多优点而被广泛使用在各种精密设备上。

bms动力锂电池管理系统的原理：
锂电池管理系统（bms），通过检测动力电池组中各单体电池的状态来确定整个电池系统的状态，并根据它们的状态对动力电池系统进行对应的控制调整和策略实施，实现对动力锂电池系统及各单体的充放电管理以保证动力电池系统安全稳定地运行。
典型锂电池管理系统拓扑图结构主要分为主控模块和从控模块两大块。具体来说，由中央处理单元（主控模块）、数据采集模块、数据检测模块、显示单元模块、控制部件（熔断装置、继电器）等构成。
一般通过采用内部can总线技术实现模块之间的数据信息通讯。
基于各个模块的功能，bms能实时检测动力锂电池的电压、电流、温度等参数，实现对动力电池进行热管理、均衡管理、高压及绝缘检测等，并且能够计算动力电池剩余容量、充放电功率以及soc&soh状态。

bms主要拓扑图

一．充放电回路中mos管的防护电路

bms充放电回路中mos管， 开关瞬间电流的突变而产生漏极尖峰电压，进而损坏mos管，功率管开关速度越快，产生的过电压也就越高。为了防止器件损坏，会在gs间增加大功率的tvs管

产品推荐使用semiware svc150和svc500系列高可靠性tvs瞬态抑制产品，选型根据电池的最高电压和mos的耐压来选择

电池电压	gs极间保护器件	封装形式	产品功率
11v电池（3串）	svc150b15	smc	1500w
14.4v电池（4串）	svc150b18	smc	1500w
18v电池（5串）	svc150b22	smc	1500w
21v电池（6串）	svc150b24	smc	1500w
25v电池（7串）	svc150b33	smc	1500w
36v电池（10串）	svc150b45	smc	1500w
48v电池（14串）	svc500b60	smc	5000w
58v电池（16串）	svc500b75	smc	5000w
64v电池（18串）	svc500b85	smc	5000w
72v电池（20串）	svc500b90	smc	5000w

二．can bus的esd防护

三．rs485防护器件选择

器件选择	应用范围	典型参数
sesm712	小型电池，固定在金属盒内，信线号对外使用屏蔽线的场景，经常拔插次数少	sot-23，7v or 12v
svf20b6.5	类似指纹锁，智能家居类产品	sod-123fl
sva40b6.5	电动自行车，助力车的控制，安装时经常会有拔插调试等操作。	sma
svb60b6.5	电动储能电源类，太阳能储能类产品	smb