在電池處理系統(tǒng)中，功率FET由電芯電壓、電池組電流、溫度、負(fù)載和充電監(jiān)測器比較來控制。功用塊在系統(tǒng)中有三種構(gòu)建方法：（1）通過分立元件，這需求額定的電路板空間，且規(guī)劃工程師需求對每個子塊有深化的了解。（2）集成大多數(shù)子功用塊的功率FET IC，并可用作多芯監(jiān)測器/均衡器的配套IC。功率FET IC在高電芯數(shù)的運用（》 16個電芯）中非常有用，如太陽能發(fā)電場和智能電網(wǎng)。（3）全集成式BMS IC（如ISL94202、ISL94203和ISL94208）中的功率FET功用塊。這三種方案的功用大致相同，本文解釋了每個子塊的內(nèi)在功用，以及針對不同運用的規(guī)劃考慮事項。 

 

該系統(tǒng)是一個聯(lián)接至發(fā)動機(jī)的高邊串聯(lián)FET配備。功率FET的導(dǎo)通（ON）情況取決于電池組的電芯電壓、充電和放電電流、溫度以及監(jiān)測器引腳的情況。子塊陳說的任何故障都會導(dǎo)致一個或兩個FET關(guān)斷。 

 

　　Vcell檢測 

 

　　不考慮電芯均衡的Vcell檢測是用來監(jiān)測過壓、欠壓和開路電芯條件的電壓測量。欠壓條件對檢測電池組空載情況，以防止電芯脫離電壓效果區(qū)（acTIve region）很重要。鋰離子電芯的效果區(qū)為2.5V - 4.2V。鋰聚合物電芯的效果區(qū)為2.5V - 3.6V。依據(jù)化學(xué)性質(zhì)和規(guī)劃，電芯的束縛電壓決議滿載和空載電芯限值。電芯充電時不能超過電壓上限，不然或許構(gòu)成電芯損壞。大多數(shù)BMS IC都會繼續(xù)監(jiān)測過壓和欠壓條件，不管電池充電情況怎樣。 

 

　　在對電池組中的全部電芯都進(jìn)行了測量后，陳說最強(qiáng)電芯與最弱電芯的總電壓差很有用。大的電池組電壓差可辨別開路電芯或明線工作。大多數(shù)系統(tǒng)都有明線測驗，以確保測量系統(tǒng)與電芯用導(dǎo)線聯(lián)接在一同。明線測驗不如電芯電壓測量那么一再，電芯壓差計算成果可作為系統(tǒng)故障的前期提示。 

 

　　開路電芯工作是指電芯內(nèi)部開路或許外部聯(lián)接損壞。工作的發(fā)生或許是緩慢的，也有或許是忽然的。構(gòu)成開路電芯工作的或許原因有老化、電芯制造質(zhì)量差、或長時間在惡劣環(huán)境中作業(yè)。外部聯(lián)接損壞一般是因為電池組結(jié)構(gòu)差而導(dǎo)致。 

 

　　電池組在聯(lián)接至負(fù)載時會發(fā)生許多涌入電流，這時或許出現(xiàn)最大電芯壓差的誤報。因為電芯阻抗失配而倍增的涌入電流會導(dǎo)致電芯電壓的嚴(yán)峻失配。有些芯片在陳說工作時有推延，有些芯片則沒有。 

 

　　電流檢測 

 

　　用于測量電流的大多數(shù)電池系統(tǒng)都有三個電流比較器：放電短路（DSC）、放電過流（DOC）和充電過流（COC）。每個比較器都發(fā)生一個推延，從而容許電流在一段時間內(nèi)大于限值，隨后再采納舉動。 

 

　　與充電器相比，負(fù)載遭到的控制較少，所以需求進(jìn)行快速電流放電檢測，以便關(guān)斷功率FET，防止損壞電池或功率FET本身。DSC工作發(fā)生時，功率FET常常推延幾十至幾百毫秒才關(guān)斷。DSC推延由定時推延和功率FET關(guān)斷所需的時間組成。功率FET在柵極和源極通過隔絕電阻器聯(lián)接起來時處于關(guān)斷情況。電阻器和柵電容構(gòu)成RC電路，決議FET的關(guān)斷時間。 

 

　　設(shè)置總DSC關(guān)斷時間推延時要考慮許多要素。DSC關(guān)斷時間由損壞電池和電路的時間，與負(fù)載發(fā)動或聯(lián)接時容許涌入電流通過的時間相較而定。DSC關(guān)斷時間與FET的關(guān)斷時間必須平衡。FET關(guān)斷速度過快會導(dǎo)致電芯測量引腳上發(fā)生較大電壓瞬變。最接近功率FET的引腳最容易受大電壓瞬變的影響。這些瞬態(tài)工作是功率FET與電池之間的跡線中儲存的電感能量，在電池組忽然斷開與負(fù)載的聯(lián)接時無處發(fā)散的成果。該電感能量發(fā)散到開路負(fù)載，直至電壓升高到足以激活相連電路的ESD二極管。假設(shè)能量足夠多，元件會接受過大的電應(yīng)力。跡線中儲存的能量大小是跡線的電感與流向負(fù)載的電流之積。跡線中儲存的能量在放電短路條件下最多。在電芯電壓引腳處進(jìn)行濾波有助于下降EOS工作發(fā)生概率。實踐中應(yīng)使跡線盡或許短和盡或許寬。其他還應(yīng)仔細(xì)選擇負(fù)載與功率FET之間的線纜的規(guī)范和長度。這是或許引起高電壓瞬態(tài)工作的另一個要素。 

 

　　增加FET柵極與FET控制引腳之間的隔絕電阻器阻值，可通過延伸FET關(guān)斷時間而減小電壓瞬變的起伏。一同，這還通過觸及FET電容的RC時間常數(shù)延伸了功率FET的導(dǎo)通時間。請注意，兩處情況下都有隔絕電阻器的存在。 

 

　　功率FET關(guān)斷速度過慢會導(dǎo)致功率FET損壞或掉電。如圖2所示，大多數(shù)功率FET產(chǎn)品數(shù)據(jù)表都供應(yīng)FET電流與VDS和繼續(xù)時間之間聯(lián)系的曲線圖?？紤]短路電流為100A的20V電池組。下圖閃現(xiàn)了FET在該條件下能維持工作1毫秒。 

 

　　實踐中一般對DSC限值與涌入電流繼續(xù)時間進(jìn)行平衡。涌入電流或許大到作業(yè)電流的100倍或更高。圖3閃現(xiàn)了涌入電流瞬態(tài)工作的一個比如，其中涌入電流峰值為270A，作業(yè)電流耗費為8A。假設(shè)容許涌入電流打破DSC限值，則FET將在導(dǎo)通和關(guān)斷情況之間切換。 　 

 

　　圖4是當(dāng)圖3的涌入電流流向電芯時構(gòu)成的電池組壓降。圖4閃現(xiàn)了運用低阻抗電芯及電芯間聯(lián)接的重要性。涌入電流構(gòu)成電池組電壓下降了10.8V。涌入電流的量級通過增加功率FET的隔絕電阻（Riso1和Riso2）來下降。隔絕電阻的增加會增加涌入電流工作的繼續(xù)時間。 

 

　　放電過流限值和推延是辨別受損負(fù)載或系統(tǒng)（受損后仍繼續(xù)工作）或許過錯負(fù)載與電池組聯(lián)接的次級限值。DOC條件的存在時間要長許多，而且需求考慮的要素少于DSC。 

 

　　充電過流限值可防止電池過充和運用過錯的充電器為電池組充電。COC推延容許未穩(wěn)壓電荷在短時間內(nèi)流向電池。圖5閃現(xiàn)了一種小型摩托車的負(fù)載曲線。發(fā)動機(jī)在電流為負(fù)值時為電池充電。來自發(fā)動機(jī)的再生電流或許明顯大于充電電流。COC限值設(shè)置接近于充電器電流，以防止用過錯的充電器給電池充電。大多數(shù)再生電流的繼續(xù)時間都很短。圖5中，250秒后記載的再生電流是摩托車下坡時的情況。約280秒時的再生電流是摩托車滑行間斷的情況。該電池組的充電電流是2A。 

 

　　充電電流的設(shè)置觸及許多要素。其中首要要素是電芯本身的充電接受能力，其他要素有充電時間、電芯發(fā)熱和電池老化。 

 

　　溫度檢測 

 

　　檢測電芯溫度的首要原因是確保電池不會到達(dá)熱逸潰。或許構(gòu)成熱逸潰的情況有電芯過充、對電池組短路或電芯本身內(nèi)部短路。有些化學(xué)電池相對容易受熱逸潰的影響。 

 

　　除了熱逸潰檢測以外，實踐中還運用熱檢測來確定電池充電或放電是否安全。如圖6所示，大多數(shù)鋰電池都供應(yīng)建議的充電/放電溫度范圍。在筆記本電腦等運用中，或許需求在圖6中的僅容許放電溫度區(qū)內(nèi)充電。JEITA是一種鋰電池充電規(guī)范。該規(guī)范提倡在電芯不大安穩(wěn)或不大能夠接受電荷的溫度區(qū)減小充電電流。圖7是JEITA充電規(guī)范的一個比如。關(guān)于大多數(shù)運用，圖6的曲線已足以滿足要求，而且易于完結(jié)。