如何使用4s 40A BMS模塊構(gòu)建電池組?

在本文中，我們將測(cè)試一個(gè)440a BMS。我們將首先設(shè)計(jì)一個(gè)4s電池組，然后將BMS與電池組連接，以實(shí)現(xiàn)BMS的所有功能。由于鋰離子電池的高能量密度及其可充電能力，鋰離子電池在不同應(yīng)用的電池組中變得非常普遍。但是我們需要連接一個(gè)鋰離子電池為了保護(hù)電路不被損壞或者降低電池的壽命，我們需要連接一個(gè)BMS。在本文中，我們將設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的4S電池組，并將其與一個(gè)4S 40安培的BMS電路連接，使電池組堅(jiān)固耐用。此外，我們將測(cè)試BMS的所有保護(hù)功能。

這是一個(gè)4S 1P電池組，但如果我們?cè)敢?，我們可以連接更高容量的電池或電池并聯(lián)。因此，我們可以使用相同的BMS來(lái)制作4s 2P電池組或4s 3P電池組等。

這個(gè)BMS有3個(gè)版本，標(biāo)準(zhǔn)版本，增強(qiáng)版本和平衡版本。

我們將著眼于平衡版本。標(biāo)準(zhǔn)版本和增強(qiáng)版本幾乎相似，只是一個(gè)無(wú)源元件的差異，這些變體不能主動(dòng)平衡細(xì)胞，而平衡版本有平衡細(xì)胞的電路。平衡版本有一個(gè)額外的IC和電阻，能夠負(fù)載平衡。

所有帶有單元格的版本的連接是完全相同的。BMS模塊與單元的連接將在本文后面展示。

BMS模塊

4s 40Amp BMS具有改善電池組生命周期所需的先進(jìn)功能。4s 40A電池管理系統(tǒng)提供的保護(hù)功能有：

?單元平衡

?過(guò)電壓保護(hù)裝置

?短路保護(hù)

?低電壓保護(hù)裝置

設(shè)計(jì)電池組!!

為了測(cè)試BMS的特性，我們需要將所有電池串聯(lián)成一個(gè)4s電池，并將BMS與這個(gè)4s電池連接。

為了制作電池組，我們需要一個(gè)4S 40A BMS模塊，4個(gè)鋰離子電池，鎳條，直流母桶插孔和電池連接支架。除此之外，我們還將連接一個(gè)電壓表和一個(gè)燈泡來(lái)顯示運(yùn)行中的電池組，這將通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)連接。

BMS與電池組的連接

BMS模塊有一個(gè)整潔的布局，標(biāo)記用于連接BMS與電池組中的不同位置。下圖顯示了我們將如何將單元與BMS連接起來(lái)。

4S 40Amp BMS模塊

4S 40A BMS Module有2個(gè)ic，分別為DW01-A和BB3A，分別負(fù)責(zé)保護(hù)和均衡。BMS用于保護(hù)和平衡的部分如下圖所示。

每個(gè)單元的保護(hù)參數(shù)

電池管理系統(tǒng)的保護(hù)特性取決于DW01集成電路的電氣特性，該集成電路的保護(hù)參數(shù)如下表所示。

測(cè)試BMS的功能

4S 40A具有過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、電池平衡等功能。關(guān)于這些特性的更多細(xì)節(jié)將在下面的描述中給出。

過(guò)充保護(hù)測(cè)試

為了測(cè)試電池組的過(guò)充特性，我們首先要給電池組充電，使電池充電超過(guò)規(guī)定的限值，即4.35V的過(guò)充保護(hù)電壓。一旦電池達(dá)到VOCP，電池組就會(huì)停止進(jìn)一步充電。我使用的充電器是恒壓充電器，提供18伏電壓。如下圖所示，充電器的電壓為17.91伏。

下圖顯示，當(dāng)充電器連接時(shí)，BMS處的電壓為17.92V，這意味著充電器與BMS連接。

下圖顯示電池正負(fù)兩端的電壓為16.29伏。

來(lái)自充電器的電壓為17.91V，而電池的正負(fù)端電壓為16.29伏(由于我已將萬(wàn)用表的探頭連接在相反的端子上，因此它具有負(fù)電壓)。電壓輸出的差異是由于BMS將4s電池從BMS輸出端斷開(kāi)，從而停止了充電器對(duì)電池的供電，因此表明BMS的過(guò)壓保護(hù)起作用。

欠壓保護(hù)測(cè)試

為了測(cè)試欠壓保護(hù)，我們使用鎳鉻合金線將電池耗盡。IC DW01負(fù)責(zé)保護(hù)每個(gè)電池免受欠壓。因此，當(dāng)任何電池的電壓低于2.4V時(shí)，即過(guò)放電保護(hù)電壓，欠壓保護(hù)啟動(dòng)，BMS斷開(kāi)負(fù)載。直到電池充電，電池充電到過(guò)放電保護(hù)電壓，即高于3V， BMS不允許任何負(fù)載吸取功率，從而保持電池的壽命。

細(xì)胞平衡

由于BB3A IC，電池平衡是可能的。當(dāng)BB3A引腳6的輸出引腳向增強(qiáng)型N-MOSFET的柵極發(fā)出高信號(hào)時(shí)，MOSFET通過(guò)該480歐姆電阻連接低電阻路徑，該電阻作為負(fù)載電阻并開(kāi)始耗盡電池。

放電速率為：

為了顯示它是如何工作的，我們使用萬(wàn)用表檢查MOSFET的漏極和源極之間的連接。當(dāng)平衡不工作時(shí)，n溝道MOSFET處于閉合狀態(tài)，連續(xù)性測(cè)試證明MOSFET處于關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)平衡單元打開(kāi)時(shí)，MOSFET讓電流流過(guò)漏極和源極，從而顯示連續(xù)性測(cè)試結(jié)果。

下面的一組圖像顯示了當(dāng)電池不充電時(shí)，電池處于不同的電勢(shì)。

電池組充電后，電池平衡開(kāi)始工作。

從第一張圖中可以看到，所有的電池都處于不同的電位，而在給電池組充電后，所有的電池都處于相似的電位。充電平衡前后的電池電壓對(duì)比如下表所示

短路試驗(yàn)

為了顯示短路測(cè)試，我打開(kāi)了燈泡和電壓表，一旦我把BMS的正極和負(fù)極短路，燈泡和電壓表都停止工作，直到我關(guān)閉所有開(kāi)關(guān)并斷開(kāi)所有負(fù)載幾毫秒，BMS才重新打開(kāi)。

在關(guān)閉所有連接，然后打開(kāi)設(shè)備后，它再次開(kāi)始工作，證明BMS正在保護(hù)電池組免受短路。

左上圖顯示了從負(fù)極到電線的火花，顯示短路，一旦短路發(fā)生，BMS斷開(kāi)了電池組的所有負(fù)載。

結(jié)論

4S 40安培BMS是一個(gè)簡(jiǎn)單易用的模塊，具有先進(jìn)的功能，可以延長(zhǎng)電池組的使用壽命。除了延長(zhǎng)壽命外，它還可以保護(hù)電池和整個(gè)電池組免受火災(zāi)或熱失控的影響，從而保護(hù)電池組和周圍環(huán)境免受潛在的火災(zāi)危險(xiǎn)。

本文編譯自circuitdigest