電池管理系統本質上是電池組的“大腦”。它可以測量並報告有關電池運行的重要信息,還可以保護電池在各種工作條件下不受損壞。
電池管理系統執行的最重要的功能是電池保護。
鋰離子電池 有兩個關鍵的設計問題;如果對它們過度充電,可能會損壞它們並導致過熱甚至爆炸或起火,因此擁有電池管理系統以提供過壓保護非常重要。
如果鋰離子電池的放電低於某個閾值(約佔總容量的5%),也可能會損壞鋰離子電池。如果電池放電到此閾值以下,其容量可能會永久降低。
為確保電池電量不會超過或低於其限制,電池管理系統具有稱為專用鋰離子保護器的保護裝置
每個電池保護電路都有兩個稱為“ MOSFET”的電子開關。 MOSFET是用於在電路中打開或關閉電子信號的半導體。
電池管理系統通常具有放電MOSFET和充電MOSFET。
如果保護器檢測到電池兩端的電壓超過某個限制,它將通過打開電荷MOSFET芯片來中斷充電。充電恢復到安全水平後,開關將再次關閉。
類似地,當電池耗盡至一定電壓時,保護器將通過打開放電MOSFET切斷放電。
電池管理系統執行的第二重要功能是能量管理。
筆記本電腦電池的功率計是能源管理的一個很好的例子。如今,大多數筆記本電腦不僅可以告訴您電池還剩多少電量,還可以告訴您消耗的電量是多少,還需要多少時間才能使用設備充電。因此,實際上,能量管理在便攜式電子設備中非常重要。
能源管理的關鍵是“庫侖計數”。例如,如果您在一個房間中有5個人,而有2個人離開,您剩下3個人,如果再有3個人進入,您現在有6個人。如果該房間可容納10人,而其中有6人,則說明房間已滿60%。電池管理系統跟踪此容量。這種充電狀態通過稱為SM BUS的數字總線以電子方式傳達給用戶,或者通過按一下按鈕的充電狀態顯示和LED顯示屏以20%的增量指示總充電。
用於某些應用程序的電池管理系統(例如用於此手持式銷售點終端的電池管理系統)還包括嵌入式充電器,該充電器由控制設備,電感器(它是能量存儲設備)和放電器組成。控制設備管理充電算法。對於鋰離子電池,理想的充電算法是恆定電流和恆定電壓。
電池組通常由幾個單獨的電池組成,這些電池一起工作。理想情況下,電池組中的所有電池應保持相同的充電狀態。如果電池單元失去平衡,單個電池單元可能會承受壓力並導致過早終止充電,從而縮短電池的總循環壽命。此處顯示的電池管理系統的電池平衡器通過防止單個電池中電荷的這種不平衡發生而延長了電池的壽命。