锂电池电路保护 锂电池保护板与电池管理系统分别是什么？有什么作用？

锂电池保护板与电池管理系统分别是什么？有什么作用？

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锂电池保护板

锂电池保护板能对串并联电池组起到充放电保护的作用，同时能够检测电池组中各个单体电池的过压、过流、过温、欠压、短路状态，延长电池使用寿命，避免电池因过放电而损坏。锂电池保护板是锂电池不可缺少的组成部分。

锂电池保护板还有均衡保护作用，有耗能式和转能式两种方式。耗能式均衡是指把多串电池中电量或电压高的某节电池，用电阻把多余的电能损耗掉。耗能式均衡又分为充电时均衡、电压定点均衡、静态自动均衡。

充电时均衡：充电时，当任何一颗电池的电压高出所有平均电压时，保护板就启动均衡保护。

电压定点均衡：锂电池保护板定在一个电压点上启动均衡，只在电池充电末端进行，均衡时间较短。

静态自动均衡：在充电或者放电的过程中进行，即使电池处在静态搁置状态，当电压不一致时，锂电池保护板就会启动均衡保护，直至电压保持一致。

转能式是让大容量的电池以储能的方式转移到小容量的电池，以检测电池的容量做均衡，分为容量时时均衡与容量定点均衡。

电池管理系统

电池管理系统 （Battery Management System）简称BMS，具有测量电池电压的功能，还包含了电池保护功能、电池均衡功能、电池储备功能、能量测算功能、网络通信功能等。电池管理系统能防止电池出现过放电、过充电、过温等异常状况。

由于锂电池在严重过充、过放状态下可能会损坏电池性能，甚至产生爆炸的危险，所以电池管理系统的存在是为了监控、保护、均衡管理锂电池，从而提高锂电池的工作效率。

锂电池保护板与电池管理系统BMS的异同

锂电池保护板与电池管理系统都是对锂电池起保护作用的。它们之间的区别在于：

1.锂电池保护板是以IC、MOS管和电阻、电容元件组成的，是锂电池的重要元件。电池管理系统可以编辑且自带电池管理软件，相对来说更加智能，等同于锂电池的大脑，起管控作用。

2.锂电池保护板在3C锂电池和动力电池领域都有着重要的作用，电池管理系统则在动力电池领域中应用。

3.电池管理系统相对于电池保护板更好操作，但是在低温中的性能不稳定。

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锂电池保护电路解析

1. Li+电池保护电路

锂离子（Li+）电池虽然具有能量密度高、使用寿命长、无记忆效应、自放电量较低及单节电池电

压高等诸多优点,但在使用时需严格注意过压保护、过放电保护和过流保护,而且对保护电路的精度要求也

较高,图 1所示电路是利用 MAX1666 构成的一个完整的 Li+ 电池保护器。MAX1666S/V/X 可分别为 2节/3 节

/4 节 Li+电池组提供保护,其中包括：过充电保护、过放电保护、电池失配保护以及过流保护。 过压检测

功能还可有效避免电池组中的任何一节电池出现过充电,当电池电压超出设置门限时, , 输出

高电平,场效应管 Q2、Q3 被断开而终止充电过程, 输出低电平,向电池组控制器发出报警信号。电池

最高电压门限 由外部电阻 R1、R2确定,其可设置范围为 4V～4.4V。

欠压检测电路可用于防止

电池出现过放电现象,当检测到电池电压低于所设置门限 时,UVO, , 输出高电平,

保持低电平,开关管 Q3、Q1 开路,Q2 导通,电池处于涓流充电状态,使电池电压得以恢复。电池低电压检测

门限 可通过 R3、R4设置,设置范围为 2V～3V。

当电池组中任意两节失配时, 、 、U-VO 和 均为高电平,相应的开关管 Q1～Q3 均

断开, 为低电平从而向控制器发出中断信号。 适配电压检测门限 可由 R5、R6 设置。

2. 结构紧凑的 Li+电池充电器

锂离子电池（Li+）以其高能量密度和高性能被广

泛应用于手机、PDA、笔记本电脑等产品中。图 2所示电路是一种结构紧凑的单节 Li+电池充电电路,图中

的墙上适配器为 6VDC/800mA 限流型电压源,MAX1679 内置充电终止检测电路和充电过程控制器, 插入电池

或给充电器上电都将启动一次充电过程。一次完整的充电过程包括：①初始化充电过程;在该过程中系统以

较小的充电电流为电池充电, 以使用率电池电压大于 2.5V。如果温度范围超出 2.5℃到 47.5℃,充电器则

处于等待状态。②快充过程;当快充开始后,MAX1679 打开外接的 P 沟道场效应管,快充电流由外部限流型充

电电源决定。一旦系统检测到电池电压达到 Li+电池充电终止门限电压时,快充结束。充电终止门限电压由

电阻 确定。③脉冲充电过程;快充过程结束后,系统进入脉冲充电过程,MAX1679 每隔 2ms 检测一次电

电压,电池电压小于终止门限 时,外部 P沟道场效应管

导通,电池电压大于终止门限时,P 沟通道场效应管（P1）断开,在脉冲充电过程接近结束时, P 沟道场效应

管得断开时间远远大于接通时间。

该电路除了具有电池电压检测外,MAX1679还具有超时检测和温度检测功能,这可为电池提供二次保

护。需要检测温度时,应在 THERM 引脚与 BATT-引脚间接一热敏电阻,并将热敏电阻靠近电池安装。当 TSEL

引脚接 BATT+、ADJ 或 GND 时,所对应的充电限制时间为 2.8 小时、3.75 小时和 6.25 小时。选择 P1 时要考

虑漏源间的击穿电压、最小导通门限电压、额定电流及功率损耗等参数, 漏源击穿电压至少要高于开路状

态下墙上适配器电压的 25%。

图 2中的 LED 用于指示充电状态,LED 闪烁频率与充电状态的对应关系如表 1所列。

3. Nicd 电池充电器

镍镉（Nicd）电池是最早应用的可充电电池,其能量密度和重量密度相对较低,但是,由于成本较低,

目前仍在许多产品中被选用,如无绳电话、便携式仪表等。Nicd 电池充电终止检测方式一般采用-△V 检测、

超时检测、电池温度检测和电池温度上升率检测。在快充方式下,通常选用-△V检测与超时、温度检测相

配合的方式。

图 3为利用 MAX713 构成的 Nicd 电池单机充电器,可充 1至 16节电池。图中, MAX713 内置充电终

止检测算法（-△V检测、超时检测、电池温度检测）,快速充电结束后可自动切换到涓流充电,以补充 Nicd

电池的自放电。DCIN 接墙上适配器的输出,墙上适配器的最低输出电压应高于：2V+（1.9V×电池节数）;

最高电压取决于 P 沟道 MOSFET 的击穿电压和输入旁路电容的耐压值。当 DCIN 低于 15V 时,MAX713 的 DRV

引脚直接与 Q1、Q2连接;DCIN 高于 15V 时,接入 Q3;R4 用于为 Q1、Q2提供适当的电压摆幅。限流二极管

D4 扩大了输入电压范围,并为 MAX713 内部并联稳压源提供固定的 8mA 电流,如果墙上适配器提供的输出电

压范围较窄,则可以用电阻替代 D4。 根据所要求的充电速率和电池容量可算出所要求的充电电流 ,

由公式 可确定限流电阻 的大小。改变 PGM0～PGM4 的接法可设置电池节

数和充电限制时间(参考表 2、表 3)。图 3中 L1 的电感量为 220μH,饱和电流为 1.5A。该电路对电感值的

要求并不严格,电感值越大,电流纹波越小。

为 Nicd 电池充电时,不完全放电会使电池的镉阳极变为镉氧化物,从而造成电池端电压下降,为消

除电池的记忆效应,图 3中虚线框内的预处理电路能够使电池充电前完全放电。如用 MAX712 替代 MAX713,

并去掉虚线框内电路,则图 3也可用于 NiMH 电池的充电。

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