【四】 BMS系統(tǒng)硬件電路圖分析

這一篇章，我們一起分析一下 BMS 的 Demo 板的電路，在分析的過程中，我們穿插一些原理分析和一些保護(hù)設(shè)計的邏輯。

一、充放電的大回路分析

我們以自頂向下的方式來分析 BMS 系統(tǒng)的電路圖，首先最上層看到的應(yīng)該是如下的一個原理圖。

上面這個圖其實(shí)是 BMS 系統(tǒng)的一個電流的總回路，他是一個充放電異口的設(shè)計，我們先分析一下這個電路的充放電回路。當(dāng)電路處于放電回路的時候，負(fù)載接入到 P+ 和 P- 上面，這時電流從電池的 B+流出，經(jīng)過 P+后進(jìn)入負(fù)載，然后從 P-返回到 BMS 系統(tǒng)中，再經(jīng)過放電 MOS 和采樣電阻后，回流到 B-，如下圖：

當(dāng)電路處于充電回路的時候，充電器的正負(fù)極接入到 C+ 和 C-中，這時電流從充電器的正極流入 C+，經(jīng)過二極管 D4 后進(jìn)入電池的 B+，然后從 B-流出，經(jīng)過采樣電阻、放電 MOS 以及充電 MOS 后，從 C- 回流到充電器負(fù)極。如下圖：

現(xiàn)在我們已經(jīng)能夠分析明白，對于異口BMS設(shè)計的充放電的電流路徑，那么相對于充放電異口的設(shè)計來說，充放電同口的設(shè)計是什么樣子的呢？

BMS 的同口和異口

其實(shí)同口的 BMS 系統(tǒng)原理上更簡單理解，我們把充放電 MOS 就當(dāng)成了兩個獨(dú)立的電閘，如果他們串在一起，同時控制充電和放電回路，那么我們就稱為同口設(shè)計：

如果把兩個電閘分開，分別控制充電回路和放電回路，我們則稱為異口設(shè)計，可以看一下簡易示意圖和上圖對比：

同口和異口設(shè)計的優(yōu)缺點(diǎn)

對于同口的設(shè)計，由于充放電 MOS 管串聯(lián)在一個回路上，相對異口電路的回路就簡單很多，同時從整個 PACK 的角度來看，對外的充電和放電接口合二為一，設(shè)計上非常簡潔，引出線也簡單很多。

同口相對異口的缺點(diǎn)也有一些，例如在動力電池 PACK 的設(shè)計中，電池往往放電倍率比較大，充電倍率會比較小，因此充放電回路的電流相差很多。我們以放2000mAh 的電芯為例，假設(shè)放電倍率為 10C，而充電倍率為 1C，那么對應(yīng)的最大持續(xù)放電電流為 20A，而最大的持續(xù)充電電流僅為2A 。如果使用異口設(shè)計，我們可以為充電和放電回路設(shè)計成不同功率的 MOS 管，這樣有利于成本的設(shè)計。換成同口設(shè)計則必須選用支持 20A 持續(xù)放電的 MOS 來作為充放電 MOS。

二、MOS 管的開關(guān)電路分析

接下來，我們分析一下充放電 MOS 的開關(guān)電路，這部分之所以相對于普通的 MOS 管開關(guān)電路較復(fù)雜一些，主要還是因?yàn)?AFE 芯片本身的輸出能力不足，以及 AFE 芯片內(nèi)部上下來的特殊設(shè)計導(dǎo)致的，同時對于 BMS 系統(tǒng)中的 MOS 管，應(yīng)用起來也有與電機(jī)控制的功率橋存在不同的考量，這個我們可以在單獨(dú)的 MOS 管選型設(shè)計中深入的談，這里我們只簡要分析這里的開關(guān)電路。我們先看放電 MOS 部分：