为什么锂电池需要BMS？这家国产芯片大厂专精于此，保护电池安全
前言
BMS是BATTERY MANAGEMENT SYSTEM的第一个字母简称组合，称之为电池管理系统。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。
BMS主要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。
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。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。
创芯微磷酸铁锂BMS锂电保护芯片
充电头网整理了九款创芯微BMS锂电保护芯片，这些芯片代表了创芯微在电池管理技术领域的最新成果，每一款都拥有独特的功能和特性，旨在提高锂电池的安全性、效率和寿命。
这些芯片不仅展示了创芯微在锂电保护技术上的创新和专业实力，同时也为广大电池使用者和制造商提供了更多的选择和解决方案。
创芯微CM1003-Z
创芯微CM1003-Z，是一颗单节可充电锂电池保护芯片，芯片内置高精度电压检测电路和延迟电路，通过检测电池的电压，电流，实现对电池的过充电、过放电和过电流保护，具备25mV过充电检测精度。
创芯微CM1003-Z的正常工作电流为1.5uA，过放电时电流为0.5μA，过充电保护电压为4.275V，具备25mV精度，过放电保护电压为2.5V，精度为50mV，放电过流保护电压为0.15V，短路保护电压为0.5V，充电过流保护电压为-0.15V，采用SOT23-6封装。
创芯微CM1003-SBD
创芯微CM1003-SBD，是一颗单节锂电池保护芯片，支持高压锂电池应用。
创芯微CM1003-SBD的正常工作电流为1.5uA，过充电保护电压为4.475V，具备20mV精度，过放电保护电压为2.76V，精度为50mV，放电过流保护电压为0.15V，短路保护电压为0.5V，采用SOT23-6封装。
创芯微CM1004-BLD
创芯微CM1004-BLD，是一颗外接检流电阻的单节电池保护芯片。
创芯微CM1004-BLD具有高精度电压检测功能，过充电保护电压为4.57V，精度为20mV。过放电保护电压为2.08V，精度为50mV。内置高精度取样电阻检流电路，可消除传统保护芯片使用电池保护MOS内阻检测的误差。芯片采用DFN1.9*1.6-6L封装，外围器件数量少，有效节省空间占用。
创芯微CM1004-BKD
创芯微CM1004-BKD同样具有高精度电压检测功能，过充电保护电压为4.53V，精度为20mV。过放电保护电压为2.35V，精度为50mV。内置高精度取样电阻检流电路，可消除传统保护芯片使用电池保护MOS内阻检测的误差。
芯片采用DFN1.9*1.6-6L封装，外围器件数量少，有效节省空间占用。保护芯片具备独立的放电过流和负载短路保护，同时支持充电过流保护，通过高精度电压检测电路，检测取样电阻上的压降，计算出电池的实际电流。可根据电池的放电电流，计算适合的取样电阻，为电池提供高精度的过流保护功能。
保护芯片采用独立的电阻检测电流，能够避免传统保护电路中检测MOS管压降带来的误差，在不同温度下提供一致的过流检测及保护功能，避免高温下MOS管内阻变大造成误保护。
创芯微CM1020系列
创芯微CM1020系列是一颗用于2串锂电池的保护芯片，芯片内置高精度电压检测电路和电流检测电路，支持电池过充电，过放电，充电过电流，放电过电流和短路保护功能，具备25mV过充电检测精度，采用SOT23-6封装。
创芯微CM1020系列具有充电器检测及负载检测功能，正常工作电流为5uA，过放电时电流为3μA，过充电保护电压为3.5V~4.4V，具备25mV精度，过放电保护电压为2V~2.9V，精度为80mV。
创芯微CM1250系列
创芯微CM1250ACA是一颗应用于3至5串4.2V锂电池的过压保护芯片，内置高精度电压检测电路和延迟电路，用于可充电电池组二级保护，通过检测单节电池的电压，实现过充电保护。
创芯微CM1250系列二级保护芯片可对锂电池组进行高精度的过充保护。CM1250可检测电池组中每一节电池的电压，从而提供整组电池的过充保护。
CM1250系列电池保护芯片支持25mV高精度过电压检测，保护延时时间可选，并支持电池单体断线保护功能，具备CMOS输出，N沟或P沟开漏多种保护状态输出方式，具有高耐压和低工作电流，提升可靠性并延长电池组存放时间。
CM1250检测电池组中每一节电池电压，在任意一节电池的电压超过过充电保护电压并超过过充检测延迟时间后，即输出过充电状态信号。同时单节电池出现连线断线时，也会触发过充电状态保护信号输出。CM1250满足笔记本电池，锂电电动工具，扫地机器人以及UPS电源应用。
创芯微CM1051
CM1051系列是一款专用于5串锂离子/磷酸铁锂电池的保护芯片，内置有高精度电压检测电路和电流检测电路。
CM1051系列通过检测各节电池的电压、充放电电流及温度等信息，实现电池过充电、过放电、断线、低压禁充、放电过电流、短路、充电过电流和过温保护等功能，放电过流保护延时外置电容可调，其他保护延时内置。
创芯微CM1051具备25mV过充检测精度，支持三段放电过电流保护和充电过流保护功能，具备高温充放电保护和低温充电保护功能，支持电池断线保护和NTC电阻断线保护功能，确保电池安全使用。
创芯微CM1351
创芯微CM1351系列是一款专用于5串锂离子/磷酸铁锂电池的保护芯片，内置有高精度电压检测电路和电流检测电路。
创芯微CM1351系列通过检测各节电池的电压、充放电电流及温度等信息，实现电池过充电、过放电、均衡、断线、低压禁充、放电过电流、短路、充电过电流和过温保护等功能，放电过流保护延时外置电容可调，其他保护延时内置，芯片内置电池均衡功能。
创芯微CM1351具有15mV电池过充保护精度，支持三段放电过流保护，支持充电过流保护功能，支持电池单体接线断线保护和NTC热敏电阻断线保护功能，能够为多串锂电池组提供完善的保护功能。
创芯微CM1361
创芯微型号CM1361，是一颗支持6串电池组应用的电池保护芯片，支持电池均衡功能。
CM1361芯片内置高精度电压检测电路和电流检测电路，可检测串联电池组中各节电池的电压，电流和温度，进行电池过充电，过放电，充电过流，放电过流，过热以及电池组断线等保护功能。
创芯微CM1361具有15mV过压检测精度，通过外接取样电阻可实现高精度的电池电流检测功能，支持三段放电过流保护和充电过流保护。均衡功能的加入，使电池组中每节电池都能完整充电，充分发挥电池性能。芯片支持外接热敏电阻进行电池组温度保护，支持功能定制，满足多串锂电池组的保护功能。
展会预告
深圳市创芯微微电子股份有限公司参加充电头网主办的2024（春季）亚洲充电展，展位号位于B区B53，3月20-22日欢迎莅临展会现场交流、洽谈。
充电头网总结
BMS是一套用于智能化管理和维护电池单元的系统，主要功能是防止电池过充电和过放电，监控电池状态，以延长电池寿命。BMS系统包括多个组件，如控制模块、显示模块、无线通信模块等，通过内部CAN总线技术进行数据通讯。
创芯微推出的几款BMS锂电保护芯片具备高精度的电压和电流监测功能，能够实现对电池的过充、过放和过电流等多重保护。这些芯片还支持能量均衡管理，有效提升电池组的整体性能和寿命。并具有以低能耗设计和紧凑型封装等特点，这些芯片适用于多种锂电池类型，能够满足从笔记本电池到电动工具等多样化的应用需求。
锂离子电池储能系统BMS的功能安全分析与设计
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北极星储能网讯:近两年，中国储能产业迎来爆发式增长。相较于其他储能技术，由于生产技术的快速进步、制造成本的逐步下降等因素，锂离子电池具备更显著的竞争力，在储能领域的市场渗透率越来越高。
作为对电池进行监控和管理的电子装置，电池管理系统是储能系统的核心部件之一，其功能安全（functional safety）是设备安全的重要组成部分，主要是从电子电路相关的控制系统考虑，着重避免由于受控设备及其相关系统在故障或者失效的情况下导致的风险。由于它关系到整个锂离子储能电站的安全稳定运行，欧美储能市场已通过相关法令或标准明确将此部分内容列为准入条款。国内电化学储能行业在功能安全方面的重视度也日益提高。但由于锂离子电池储能行业为新兴产业，目前尚未有针对此类产品的专门的功能安全标准，更多的是参考通用的电子设备功能安全标准IEC 61508及IEC60730-1，导致了储能产品在实际功能安全设计和验证的理解和操作的困难。为了正确高效地实现储能系统的电池管理系统功能安全设计和验证，本文基于IEC 61508 和 IEC 60730-1附录H对锂离子电池储能产品的功能安全设计和验证进行了梳理，其他类型的电化学储能系统也可参考。
文章针对锂电池储能系统BMS的产品特点，从系统的危险识别和风险分析、整体安全要求确定和安全功能分配、安全完整性实现及验证三个主要分析步骤，参照IEC 61508、IEC60730-1等相关参考标准梳理了电池储能系统BMS功能安全的分析与设计过程。分析结果表明，选择失效模式影响和诊断分析（FMEDA）以及风险矩阵法（RM），可靠性框图法（RBD），适合于储能系统电池管理系统BMS的功能安全分析和设计。依照IEC 61508、IEC60730-1等相关标准，结合储能系统产品的特点，选择正确的分析设计路径，可以确保储能系统BMS的功能安全完整性等级(SIL)有效达成，为储能电站设计开发者提供参考。
电池管理系统（BMS）是锂电池储能系统的核心部件之一，其可靠性和安全性是储能系统推广应用过程中关键性技术难题。基于国内外相关技术标准梳理以及实际工程经验，本文详细总结了BMS功能安全分析设计的具体过程和实用方法，具体包括系统分析、危险识别和风险分析、整体安全要求确定及安全功能分配、安全完整性实现及验证等环节。本文研究成果填补了国内关于储能系统锂电池BMS功能安全设计研究方面的空白，为电池系统的安全设计、安全验证、安全评估工程师提供参考，对我国储能电池系统的功能安全标准规范的研究和制定也有参考借鉴意义。本文所提供仅是其中一种可行方案，从业工程师需要根据储能系统的实际应用场景和各公司的能力进行合理选择。
引用本文
朱伟杰, 史尤杰, 雷博. 锂离子电池储能系统BMS的功能安全分析与设计[J]. 储能科学与技术, 2020, 9(1): 271-278.
Weijie ZHU, Youjie SHI, Bo LEI. Functional safety analysis and design of BMS for lithium-ion battery energy storage system[J]. Energy Storage Science and Technology, 2020, 9(1): 271-278.
原标题:锂离子电池储能系统BMS的功能安全分析与设计
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