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(yīng)用選擇鋰離子電池組時(shí)，不論是智能手表還是電動自行車，這項(xiàng)任務(wù)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(hù)、監(jiān)視和電量計(jì)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(shí)現(xiàn)多個功能。事實(shí)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(hù)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)更長的運(yùn)行時(shí)間。在這個系列的第1部分，我將深入探討電池保護(hù)。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(hù)

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

電壓保護(hù)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(hù)被認(rèn)為是第一級保護(hù)，并且是任一鋰離子電池組所必須具有的保護(hù)功能。

電流保護(hù)的工作方式與電壓保護(hù)相似，不過它有一個計(jì)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(yīng)晶體管 (FET) 或放電 (DSG) FET打開，以斷開電池，并防止進(jìn)一步損壞。

保護(hù)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(yīng)用需要開路檢測 (OCD)。這個類型的保護(hù)確認(rèn)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(yīng)用。

在為你的電池組選擇保護(hù)功能時(shí)，請考慮：

一個獨(dú)立保護(hù)器（只提供硬件保護(hù)）。

具有硬件保護(hù)功能的監(jiān)視器。

具有固件保護(hù)功能的電量計(jì)。

上述3者的組合。

為你的電池組選擇具有所需保護(hù)功能的合適組件將取決于你的應(yīng)用要求。

為了達(dá)到冗余的目的，諸如OV保護(hù)器的簡單保護(hù)器提供最后一道保護(hù)功能。具有二級保護(hù)的應(yīng)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(jī)的單節(jié)電池設(shè)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(yīng)用中，具有內(nèi)置固件保護(hù)功能的電量計(jì)是不錯的選擇。如果你對固件保護(hù)情有獨(dú)鐘，那么與單節(jié)電池高級保護(hù)器配對使用的簡單電量計(jì)，比如說bq29700，就更合適一些。

在硬件和固件保護(hù)二者之間，有幾點(diǎn)需要注意。兩種保護(hù)類型都是有效的，不過在選擇其中任一保護(hù)類型時(shí)，你必須權(quán)衡，作出取舍?；诠碳谋Ｗo(hù)常見于電量計(jì)或MCU，而硬件保護(hù)常用于獨(dú)立保護(hù)器或監(jiān)視器中，不過有幾款電量計(jì)也具有硬件保護(hù)功能。

兩者之間的主要差異在于，硬件保護(hù)實(shí)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?；诠碳谋Ｗo(hù)使用電量計(jì)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(shí)也具有這兩種保護(hù)類型來實(shí)現(xiàn)冗余。

一個鋰離子電池組需要保護(hù)功能，在保持電池安全性的同時(shí)，確保應(yīng)用的運(yùn)行時(shí)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(hù)解決方案能夠有益于你的系統(tǒng)運(yùn)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(jì)，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(shè)計(jì)。

借助這款多合一電量計(jì)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(hù)的工業(yè)應(yīng)用，請查看bq771600。

查看bq296103，這是一款具有集成LDO的二級保護(hù)器。

在汽車應(yīng)用領(lǐng)域，查看針對eCall等保護(hù)器應(yīng)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