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感知技术演进 记录产业变迁关注「高工锂电技术与应用」编者按电池技术的不断变化促使许多新手学习如何设计电池管理系统本文提供了有关电池管理系统（BMS）架构的初学者指南，讨论了主要功能块，并解释了每个功能块对B代理芯海商MS系统的重要性。
现在的电子设备具有更高的移动性并且比以前更绿色，电池技术进步推动了这一进展，并惠及了包括便捷式电动工具、插电式混合动力车、无线扬声器在内的广泛产品近年来，电池效率（输出功率/尺寸比）和重量均出现大幅改善。
试想一下汽车电池得多庞大和代理芯海商笨重，其主要用途是启动汽车随着技术的最新进展，你可以改用锂离子电池来迅速启动汽车，其重量只有几磅，尺寸也就人手那么大电池技术的不断变化促使许多新手学习如何设计电池管理系统本文提供了有关电池管理系统（BMS）架构的初学者指南，讨论了主要功能块，并解释了每个功能块对BMS系统的重要性。
图 SEQ Figure * ARABIC 1：电池管理系统（BMS）功能块的简化示意图电池管理系统架构电池管理系统（BMS）通常包含若干功能块，如：FET驱动、电流监控、单电池电压监视器、单电池电压均衡、实时时钟、温度监控和状态机。
市场上有多种类型的BMS IC从简单的模拟前代理芯海商端（如提供均衡和监测功能并需要微控制器的ISL94208）到自主运行的独立集成解决方案（如ISL94203），功能块的分组存在很大差异现在我们来看每个功能块的用途和所使用的技术，以及每种技术的优缺点。
关断FET和FET驱动器FET驱动器功能块负责电池组的连接以及负载与充电器之间代理芯海商的隔离FET驱动器的行为可根据单电池电压测量值、电流测量值和实时检测电路进行操控图2(a) 和 2(b)描述了负载与充电器及电池组之间的两种不同FET连接。
图 SEQ Figure * ARABIC 2：不同连接的截止FET原理图：(a)负载与充电器之间的单一连接，(b)代理芯海商允许同时充电和放电的二端子连接图2(a)需要最少的电池组连接数，且电池组工作模式限于充电、放电或休眠。
电流方向和具体实时检测的行为决定了器件的状态例如，ISL94203有一个CHMON，用于监测截止FET右侧上的电压如果充电器已连接且电池组与之隔离，则注入电池组的电流将使电代理芯海商压上升至充电器的最大供电电压这时，CHMON所在位置的电压电平升高（tripped），让BMS器件知道已连接充电器。
负载连接是通过以下方式来确定的：向负载方向注入电流，以确定负载是否存在如果引脚所在位置的电压在电流注入时没有显著上升，则表明负载还在然后FET驱动器的DFE代理芯海商T继续断开图2(b)的连接方案允许电池组在充电时可以支持放电工作。
可以设计FET驱动器来连接至电池组的高端或低端高端连接需要一个电荷泵驱动器来激活NMOS FET使用高端驱动器可使电路其余部分具有稳固的接地基准低端FET驱动器连接见于一些集成解决方案，用以降低成本，因为这时无需电荷泵。
低端连接也不需代理芯海商要高电压器件，它会占用更大的芯片面积在低端上截止FET会使电池组的接地点连接浮接，使之易受注入测量的噪声的影响——这会影响一些IC的性能电量计 / 电流测量电量计功能模块负责记录流入和流出电池组的电荷。
电荷是电流与时间之积设计电量计时可使用多种不同的技术测量电流的方法之一是使用电流感测放大器和带有嵌代理芯海商入式低分辨率ADC的MCU电流运算放大器在高共模环境中工作，它负责放大分流器上差分信号，以支持更高的测量分辨率。
这种设计技术以牺牲动态范围为代价其他技术使用高分辨率ADC，或昂贵的电量计IC了解负载行为的电流消耗-时间关系可确定电量计设计的最佳类型最准确和经济的解决方案是使用具有低漂移和高共模额定值代理芯海商的16位或更高分辨率ADC来测量感测电阻器上的电压。
高分辨率ADC提供大的动态范围，但以牺牲速度为代价如果电池连接到不规则荷载，如电动车，则慢速ADC有可能错过流向负载的高振幅和高频电流尖峰对于不规则荷载，使用可能带有电流运算放大器前端的SAR ADC可能更为理想。
任何偏移误差都会影响总误差（以电池代理芯海商电荷数量来衡量）随着时间的推移，测量误差会造成严重的充电状态电池组误差在测量电荷时，50uV 或更小的测量偏移在 16位分辨率就足够单电池电压和最大限度延长电池寿命监测电池组中每个单电池的电压对确定电池组的整体健康状况是必不可少的。
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所有单电池都有一个工作电压窗口，充电/放电应当在此期间进行，以确保正常工作和电池寿命如果一个应用使用的是锂离子化学电池，则典型工作电压范围为2.5V - 4.2V电压范围取决于化学过程使电池工作电压超出电压范围会显著缩短单电池的寿命，并可能使得该单电池失效。
单电池通过串联或并联方代理芯海商式形成电池组并联会增加电池组的电流，串联会增加总电压单电池的性能遵循下面的分布：当时间等于零时，电池组中单电池的充电和放电速度相同由于每个单电池都是交替进行充放电，所以每个单电池的充电和放电速度存在差异，这会导致在电池组上的扩散性分布。
确定电池组是否已充电的简单方法是，按照设定电压水平监视每个单电池代理芯海商的电压第一个达到该电压限值的单电池电压会使电池组充电限值脱扣电池组包含弱于平均值的单电池会导致最弱单电池首先达到限值，从而阻碍其余单电池充满电。
如前所述，充电方案不能使电池组每次充电的ON时间达到最大化充电方案会因为需要更多充电和放电循环而缩短电池组的寿命较弱的单电池放电速度较快这种情况也会出现在放代理芯海商电周期较弱的单电池会首先达到过放电门限值关断，使得其余单电池仍有剩余电荷。
图 SEQ Figure * ARABIC 3：此图显示了不同类型的单电池平衡：(a)使用旁路单电池平衡FET来减慢单电池在充电周期的充电速度(b)在放电周期内使用主动平衡从强单电池“偷取”电荷并将该电荷给予弱单电池。
改善电池代理芯海商组每次充电的ON时间有两种方法第一种方法是在充电周期内减慢对最弱单电池的充电速度具体做法是将一个旁路FET与单电池上的电流限制电阻器相连接，参见图3(a)这会从具有最高电流的单电池分流电流，使得该单电池充电速度下降，相对地提高其他单电池的充电速度。
最终目的是使电池组的蓄电量达到最大化这是通过使所有单代理芯海商电池同时达到满充门限值来实现的采用电荷移动方案可使电池组在放电周期实现平衡，具体做法是通过电感耦合或电容性储存从强的电池取得能量，并将储存的电能注入最弱的单电池。
这会减慢最弱单电池达到放电门限值的速度该过程称为主动平衡，参见图3(b)温度监测现在的电池可输出大电流并保持恒定电压这会导致失控（runa代理芯海商way）情况的出现，引起电池着火用于制造电池的化学物质是高度不稳定的。
用某些东西刺穿电池会使电池着火温度测量不只出于安全考虑，还可用于确定温度是否适合电池充电或放电温度传感器负责监测能量储存系统（ESS）应用中的每个单电池，或者更小、更便携的应用中的一组单电池的温度通常使用由内部ADC电压基准供电的代理芯海商热敏电阻来监测每个电路的温度。
内部电压基准用于降低温度读数相对环境温度变化的不准确性状态机或算法大多数BMS系统都需要使用微控制器或FPGA来管理来自感测电路的信息，然后用收到的信息做出决定有少数产品（如ISL94203）包含相关算法，具有一定的可编程性，以数字方式支持实现采用单芯片的独立解决方案。代理芯海商
独立解决方案还能很好地与微控制器配合使用，因为独立解决方案的状态机可用于释放MCU时钟周期和内存空间其他BMS构块其他BMS功能块包括电池认证、实时时钟、内存和菊链实时时钟和内存用于黑箱应用实时时钟用作时戳，内存用于存储数据。
这可以让用户知道电池组在灾难事件前的行为电池认证功能块用于防止BMS电子系代理芯海商统连接至第三方电池组电压基准/稳压器用于为BMS系统的外围电路供电最后，菊链电路用于简化不同器件之间的连接菊链功能块可消除了对光耦或其他电平位移电路的需要。
结束语电池管理系统架构可使用许多功能块和设计技术认真考虑电池要求和电池寿命目标有助于确定合适的架构、功能块和相关集成电路，进而创建电池管理系统和代理芯海商充电方案，以优化电池寿命关于作者：Ryan Roderick是Intersil公司精密产品事业部的首席电气工程师。
加入Intersil之前，Ryan在Analog Devices Inc. (ADI)担任电气工程师，在ADI 的先进线性产品事业部从事多项技术工作在此前，他在Biode, Inc.担任代理芯海商设计工程师，致力于研究压电传感器在水及其他液体环境中的使用。
Ryan拥有缅因大学的电子工程学士和电子工程硕士学位他持有技术专利，是一篇IEEE论文的共同作者，并在行业杂志上发表了多篇文章 高工有约自8月1日起，高工锂电技术与应用微信号开通【牛人说锂】专栏，刊登锂电池领域技术牛人的原创稿件。
高工锂电技代理芯海商术与应用是高工锂电旗下，国内首个定位锂电池企业CTO、技术/产品/采购工程师、行业技术专家的社群媒体，聚合最有“锂”想的技术牛人，集技术交流融合、产品发布与分享、新媒体于一身的媒体平台我们为企业提供前沿技术资讯、技术牛人访谈、上下游产品对接、技术与产品分享交流等服务，致力成为企业提供技术与产品推广互代理芯海商动服务的专属平台。
为了活跃业界思想与技术的交流与分享，特向业界领袖和行业专家征稿：内容方向：围绕锂电池相关材料、设备、电池、BMS、pack领域的技术趋势、产品创新、观点评论等内容1. 如果您是锂电池产业、学术界领袖向我们投稿，采用为公众号头条的，稿费标准1000元以上；采用为公众号2-3条的，稿费代理芯海商标准千字300元以上（限2000字以内）；。
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