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電池管理系統(tǒng)（BMS）靜電保護(hù)方案
方案簡介
BMS全稱是Battery Management System，即電池管理系統(tǒng)。它是配合監(jiān)控儲(chǔ)能電池狀態(tài)的設(shè)備，主要目的是智能化管理及維護(hù)各個(gè)電池單元，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，延長電池的使用壽命，并監(jiān)控電池的狀態(tài)。它的主要功能有：實(shí)時(shí)監(jiān)測電池的電壓、電流、溫度等物理參數(shù)，以及電池的SOC（剩余電量）、SOH（健康狀態(tài)）等狀態(tài)參數(shù)，并在出現(xiàn)異常時(shí)發(fā)出警報(bào)；根據(jù)電池的實(shí)時(shí)狀態(tài)調(diào)整充電和放電的電流、電壓，確保電池在合適的范圍內(nèi)工作，防止過充和過放；監(jiān)測電池組的溫度分布，并根據(jù)需要調(diào)整冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行，防止電池過熱或過冷等。
電池儲(chǔ)能系統(tǒng)因?yàn)楸旧碓O(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)影響，具有電池?cái)?shù)量多、系統(tǒng)復(fù)雜、運(yùn)行環(huán)境惡劣、對(duì)BMS的抗干擾性能要求高的特點(diǎn)。為了保證電池在整個(gè)生命周期內(nèi)安全、可靠、高效地使用，儲(chǔ)能BMS會(huì)使用TVS進(jìn)行電源端口和信號(hào)端口的保護(hù)。靜芯微推出的系列TVS產(chǎn)品具有優(yōu)異的防護(hù)性能，為BMS的設(shè)計(jì)提供了可靠的支持。
BMS概述
BMS，作為電動(dòng)汽車電池組、整車架構(gòu)與電機(jī)間的關(guān)鍵橋梁，全面負(fù)責(zé)電動(dòng)系統(tǒng)的綜合管理，其核心功能聚焦于三個(gè)方面：數(shù)據(jù)匯集、電池狀態(tài)評(píng)估以及單體電池均衡調(diào)節(jié)。數(shù)據(jù)匯集工作，具體而言，是持續(xù)監(jiān)控動(dòng)力電池組中每塊電池的電壓、溫度、充放電電流及電池包總電壓，并構(gòu)建詳盡的數(shù)據(jù)記錄體系。這些數(shù)據(jù)不僅是SOC估算模型構(gòu)建的基石，還為電池、充電器、電動(dòng)機(jī)等新型產(chǎn)品的開發(fā)與優(yōu)化提供寶貴資料，同時(shí)作為系統(tǒng)故障離線分析的重要參考。
在電池狀態(tài)評(píng)估領(lǐng)域，重點(diǎn)涵蓋SOC（荷電狀態(tài)）、SOP（功率狀態(tài)）及SOH（健康狀態(tài)）等關(guān)鍵指標(biāo)的估算。其中SOC參數(shù)是估算電池狀態(tài)的基礎(chǔ)，公司的核心競爭力源于估測SOC的精度，精度越高，對(duì)于相同容量的電池，可以有更高的續(xù)航里程，高精度的SOC估算可以有效地降低所需要的電池成本。
單體電池有一定的溫度耐受范圍，在實(shí)際應(yīng)用中如果體積過大，會(huì)產(chǎn)生局部的過熱，從而影響電池的安全性能。因此，動(dòng)力電池組內(nèi)包含一系列串聯(lián)的單體電池。BMS可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)測動(dòng)力電池工作參數(shù)，有效的檢測、控制單體電池之間的不一致性，對(duì)汽車的安全性與整車性加以提升。此外，BMS通過控制動(dòng)力電池在最佳工作區(qū)間內(nèi)工作，可以避免電池過充、過放，從而提高電池使用效率、延長使用壽命、降低電池成本。
BMS系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：
主控單元（BMU）：負(fù)責(zé)電池模塊內(nèi)電芯級(jí)別的控制，包括電芯電壓和溫度信號(hào)監(jiān)控、均衡控制、SOC估算、電池健康狀態(tài)（SOH）估算和熱管理控制。
從控單元（CMU）：負(fù)責(zé)模塊級(jí)別的控制，包括系統(tǒng)繼電器的控制、告警信號(hào)輸出、與外部設(shè)備的輸入輸出。它匯總串聯(lián)電池組中所有電芯的狀態(tài)信息，并可通過觸摸屏顯示或與PC計(jì)算機(jī)通訊。
模擬前端（AFE）：用于收集電池電壓、溫度和電流讀數(shù)的部分，通常負(fù)責(zé)物理上更接近電池的測量，并控制斷路器以在故障情況下斷開電池與系統(tǒng)的連接。
通信接口：如CAN總線等，用于BMS與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。
應(yīng)用示例
編輯
BMS充放電回路中的MOS 管在開關(guān)瞬間電流的突變而產(chǎn)生漏極尖峰電壓，進(jìn)而損壞 MOS 管，功率管開關(guān)速度越快，產(chǎn)生的過電壓也就越高。為了防止器件損壞，會(huì)在電源兩端增加大功率TVS二極管。根據(jù)BMS中電池電壓的不同，我們推薦不同型號(hào)的TVS產(chǎn)品，客戶可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。
型號(hào)參數(shù)
| 電池電壓 | TVS型號(hào) | 封裝形式 | 功率 |
| 11V(3串) | SMCJ15CA | SMC/DO-214AB | 1500W |
| 14.4V(4串) | SMCJ18CA | SMC/DO-214AB | 1500W |
| 18V(5串) | SMCJ22CA | SMC/DO-214AB | 1500W |
| 21V(6串) | SMCJ24CA | SMC/DO-214AB | 1500W |
| 25V(7串) | SMCJ33CA | SMC/DO-214AB | 1500W |
| 36V（10串） | SMCJ45CA | SMC/DO-214AB | 1500W |
| 48V（14串） | 5.0SMDJ60CA | SMC/DO-214AB | 5000W |
| 58V（16串） | 5.0SMDJ75CA | SMC/DO-214AB | 5000W |
| 64V（18串） | 5.0SMDJ85CA | SMC/DO-214AB | 5000W |
| 72V（20串） | 5.0SMDJ90CA | SMC/DO-214AB | 5000W |
電氣特性表(TA=25℃)
| Part Number | Reverse Stand off Voltage VR | Breakdown Voltage VBR (Volts) @ IT | Test Current IT | Maximum Clamping Voltage VC @ Ipp | Maximum Peak Pulse Current Ipp | Maximum Reverse Leakage IR @ VR | |
| (V） | MIN | MAX | (mA) | (V) | (A) | (μA) | |
| SMCJ15CA | 15 | 16.7 | 18.5 | 1 | 24.4 | 61.5 | 1 |
| SMCJ18CA | 18 | 20 | 22.1 | 1 | 29.2 | 51.4 | 1 |
| SMCJ22CA | 22 | 24.4 | 26.9 | 1 | 35.5 | 42.3 | 1 |
| SMCJ24CA | 24 | 26.7 | 29.5 | 1 | 38.9 | 38.6 | 1 |
| SMCJ33CA | 33 | 36.7 | 40.6 | 1 | 53.3 | 28.2 | 1 |
| SMCJ45CA | 45 | 50 | 55.3 | 1 | 72.7 | 20.6 | 1 |
| 5.0SMDJ60CA | 60 | 66.7 | 73.7 | 1 | 96.8 | 51.7 | 2 |
| 5.0SMDJ75CA | 75 | 83.3 | 92.1 | 1 | 121 | 41.4 | 2 |
| 5.0SMDJ85CA | 85 | 94.4 | 104 | 1 | 137 | 36.5 | 2 |
| 5.0SMDJ90CA | 90 | 100 | 111 | 1 | 146 | 34.3 | 2 |
總結(jié)與結(jié)論
BMS電池管理系統(tǒng)是電池與用戶之間的關(guān)鍵紐帶，它通過實(shí)時(shí)監(jiān)測、管理、控制和保護(hù)電池狀態(tài)，確保電池的安全、高效運(yùn)行。隨著新能源汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，BMS的重要性將愈發(fā)凸顯，選用合適的TVS二極管保護(hù)BMS免受靜電放電和浪涌事件的干擾十分重要。ELECSUPER SEMI研發(fā)各種低電容低鉗位電壓的ESD和大功率車規(guī)級(jí)或常規(guī)級(jí)TVS保護(hù)器件，可按照客戶需求性能與封裝提供定制化開發(fā)服務(wù)，為各種接口及通信線路提供值得信賴的保護(hù)器件。以上解決方案是保護(hù)BMS的優(yōu)選之策，確保設(shè)備能夠高效、可靠地運(yùn)行。
