圖1：基于功能和串聯(lián)電池節(jié)配置的TI電池組選型指南

在為便攜式應用選擇鋰離子電池組時，不論是智能手表還是電動自行車，這項任務并不像它看起來那么讓人望而怯步。鋰離子電池組有3個基本功能：保護、監(jiān)視和電量計量。這3個功能通常由單個器件處理；然而，某些器件能夠用集成度更高的解決方案來實現(xiàn)多個功能。事實上，由合適組件組成的電池組和這3個功能將提高系統(tǒng)性能、提供更多保護，并且能夠?qū)崿F(xiàn)更長的運行時間。在這個系列的第1部分，我將深入探討電池保護。連同下面給出的信息，你一定要看一看上面的選型指南，以幫助你根據(jù)電池的大小來選擇正確的器件，在這里1S表示1 = 1節(jié)串聯(lián)，2S = 2節(jié)串聯(lián)，等等。

保護

電池組器件包含多種特性；然而，保護是它們的主要功能，在選擇器件時應該將其作為主要考慮因素。有兩種不同的保護類型：

電壓保護由內(nèi)部比較器組成，它們持續(xù)測量單個電池節(jié)的電壓，將其與過壓 (OV) 和欠壓 (UV) 閥值相比較。電壓保護被認為是第一級保護，并且是任一鋰離子電池組所必須具有的保護功能。

電流保護的工作方式與電壓保護相似，不過它有一個計算流經(jīng)電池組電流的感測電阻器，并且將這個電流值與電流閥值相比較，根據(jù)極性，檢測過流或短路情況。如果電池的電流超過了閥值，那么一個充電 (CHG) 場效應晶體管 (FET) 或放電 (DSG) FET打開，以斷開電池，并防止進一步損壞。

保護功能并不總是限于電壓和電流方面；例如，某些高電池節(jié)數(shù)量應用需要開路檢測 (OCD)。這個類型的保護確認監(jiān)視器始終與每節(jié)電池相連。諸如bq76925的電池監(jiān)視器器件，配備有OCD，是非常常見的電動工具應用。

在為你的電池組選擇保護功能時，請考慮：

一個獨立保護器（只提供硬件保護）。

具有硬件保護功能的監(jiān)視器。

具有固件保護功能的電量計。

上述3者的組合。

為你的電池組選擇具有所需保護功能的合適組件將取決于你的應用要求。

為了達到冗余的目的，諸如OV保護器的簡單保護器提供最后一道保護功能。具有二級保護的應用包括筆記本電腦、電動自行車、電動滑板車和電工工具。在某些諸如智能手表和手機的單節(jié)電池設備中，由于只有一節(jié)電池，也就無需監(jiān)視器了。在這些單節(jié)電池應用中，具有內(nèi)置固件保護功能的電量計是不錯的選擇。如果你對固件保護情有獨鐘，那么與單節(jié)電池高級保護器配對使用的簡單電量計，比如說bq29700，就更合適一些。

在硬件和固件保護二者之間，有幾點需要注意。兩種保護類型都是有效的，不過在選擇其中任一保護類型時，你必須權(quán)衡，作出取舍。基于固件的保護常見于電量計或MCU，而硬件保護常用于獨立保護器或監(jiān)視器中，不過有幾款電量計也具有硬件保護功能。

兩者之間的主要差異在于，硬件保護實際上使用的是內(nèi)部電路（比如說比較器）來比較內(nèi)部寄存器，或者保存閥值數(shù)值的電可擦除可編程只讀存儲器 (EEPROM)，以查看是否已經(jīng)出現(xiàn)故障。基于固件的保護使用電量計的內(nèi)部算法來比較電池節(jié)的測量值與代碼中寫入的閥值。有時也具有這兩種保護類型來實現(xiàn)冗余。

一個鋰離子電池組需要保護功能，在保持電池安全性的同時，確保應用的運行時間能夠更長。通過防止電池性能降低或爆炸等更糟糕情況的發(fā)生，一個好的保護解決方案能夠有益于你的系統(tǒng)運行。在本系列的第2部分，我將深入地談一談監(jiān)視器和電量計，以及它們在電池組中所發(fā)揮的作用。

其它資源

訪問ti.com/battery，了解一下電池，熟悉多種器件。

查看15節(jié)鋰離子電池控制器模擬前端參考設計。

借助這款多合一電量計評估板，bq40z50EVM，你可以評估用于整個BMS解決方案的bq296103。

對于使用二級保護的工業(yè)應用，請查看bq771600。

查看bq296103，這是一款具有集成LDO的二級保護器。

在汽車應用領域，查看針對eCall等保護器應用的bq29209-Q1。

原文鏈接：

http://e2e.ti.com/blogs_/b/fullycharged/archive/2015/09/28/what-is-inside-your-battery-pack-and-why-should-you-care

編輯：jq