在本文中，我們將了解3S 6A鋰電池管理系統(tǒng)(BMS)的功能和工作原理，并檢查該模塊的組件和電路。此外，我們通過從PCB上移除所有組件并使用萬用表測量所有PCB走線，完成了模塊的完整反向工程。為了測試BMS和電路，我們建立了一個電池組，我們將用它對電池組進行充放電。

基于JW3313S的3S 6A BMS模塊提供的保護功能

BMS是任何電池組必不可少的組件，不僅因為它可以保護電池免受過充和過放電的影響，而且還可以通過保護電池組免受任何潛在危害來延長電池的使用壽命。為此，我們使用了一個裝有JW3313S電池保護IC的3S， 6A電池組。電池管理系統(tǒng)中可用的保護功能如下所示。

?超載檢測

?過放電檢測

?短路檢測電壓

過度充電條件:

當(dāng)鋰電池充電超過安全充電電壓時，電池會急劇升溫，影響電池的健康，降低電池的壽命周期和載流能力。為了保護電池免受這些類型的條件，一個好的電池管理系統(tǒng)必須內(nèi)置過壓，對于JW3313S IC來說，這也不例外。在我們的測試中，電池組的充電幾乎在12.75V時切斷，每個電池的充電電壓為4.25V。

過放電情況：

過放電保護也是如此。當(dāng)電池電壓低于一定閾值時，鋰電池受到影響，電池的壽命周期縮短。為了防止這種情況發(fā)生，每個BMS都應(yīng)該有過放電保護，這個IC也不例外。在我們的測試中，每個電池的電池電壓低至2.7V，然后保護功能啟動并切斷輸出。

短路情況：

BMS中的過流保護是必要的，可以保護電池免受大電流負載或短路情況的影響。當(dāng)短路情況發(fā)生時，電流消耗遠遠高于電池組的最大額定電流。這種情況會影響細胞的健康，甚至對細胞造成損害，導(dǎo)致火災(zāi)。這也是為什么有一個過流和短路保護內(nèi)置到芯片。

注意：請注意，除了所有的保護功能外，JW3313S還具有遲滯特性。當(dāng)過充保護啟動時，電池斷開并停止對電池充電。這導(dǎo)致電池電壓略低于截止電壓?，F(xiàn)在電池將再次開始充電，這個過程將無限地繼續(xù)下去。添加一些遲滯可以防止這種情況。

3S 6A BMS模塊中使用的組件

在我們查看原理圖之前，下面是構(gòu)建3S 6A BMS模塊所需的組件列表。主板的主控IC是JW3313S保護IC，是由中國焦瓦公司設(shè)計開發(fā)的8引腳IC。在電路板上，我們有兩個FL3095K mosfet和一個0.005R電阻。除此之外，我們還有一些電阻器和電容器，如下圖所示。構(gòu)建此模塊所需的組件列表如下所示。

?JW3313S小功率電池保護IC -2

?FL3095K mosfet - 2

?1n4148 - 1

?0.1uF電容器- 5

?0.15uF電容器- 1

?1K電阻- 4

?10K電阻- 3

?2M電阻- 1

?1uF電容- 1

3S - 6A BMS模塊電路圖

利用Eagle PCB設(shè)計軟件設(shè)計了BMS的原理圖。從下圖可以看出，要理解3S 6A BMS電路的完整電路圖并不難。

如您所見，我們有JW3313S芯片控制設(shè)備的所有操作。如果你仔細觀察這個模塊，你會看到P+和B+的連接端子是分開的。在單板上，“P+”代表電源正輸入輸出，“B+”代表電池包正輸入。在PCB中，這兩個端子相互連接，因此我們將連接命名為P+B+。接下來，我們有IC的CO和DO引腳，它們是IC的引腳8和7，它們控制兩個mosfet。當(dāng)過充條件發(fā)生時CO變高。當(dāng)過放電情況發(fā)生時，DO變高。接下來是IC的引腳6，在原理圖中標記為VM，并且使用該引腳，IC設(shè)置設(shè)備的過流保護。該IC的設(shè)計使其可以使用Mosfet的內(nèi)阻來檢測電流，但在這種情況下，您可以看到制造商使用單獨的電流分流器，因為他們使用具有高內(nèi)阻的Mosfet。器件的引腳1為給IC供電的電源引腳，引腳2、3、4為BMS模塊的單獨檢測引腳，引腳5為模塊的接地引腳。除此之外，還有一些電阻和電容器用于過濾和限流。

BMS與電池組的連接-電解原理圖

BMS模塊有4個端子，將連接到電池組的四個不同點。這樣，BMS模塊可以分別監(jiān)控三個單獨的電池，并保護它們免受過充或過放電。BMS的原理圖如下所示。

BMS就像三個單獨的保護模塊，用于三個單獨的細胞，但它是一個集成所有功能的單一IC，使BMS能夠提供高達6安培的周期性電流。

3S6A BMS模塊過壓、欠壓和短路測試

讓我們測試一下BMS，看看BMS模塊是否像數(shù)據(jù)表中宣傳的那樣工作。我們使用的是3S 6A BMS模塊，該模塊使用JW3313S電池保護IC，該IC由中國制造商Joultech設(shè)計和開發(fā)。您可以查看Joulwatt網(wǎng)站了解有關(guān)IC的更多信息。

過壓保護試驗：

我們將電池組按3S配置開始測試，并以600mA恒流開始充電。

根據(jù)數(shù)據(jù)表，充電過程應(yīng)該在電池組電壓達到13.125V時停止，即4.375V/Cell，但令我們驚訝的是，電池過度充電并開始升溫，然后我們停止了充電。我們不知道這是否是我們的BMS板的問題。我們用一個新模塊重復(fù)了我們的測試，但結(jié)果完全一樣。你可以在上面的gif中看到測試過程。

欠壓保護試驗：

當(dāng)電池組充滿電時(在我們的例子中是過充)，我們開始欠壓保護測試。

正如您在上圖中所看到的，對于欠壓測試，我們已經(jīng)從電池座中取出一個電池，并用我們的穩(wěn)壓電源(RPS)替換它?，F(xiàn)在我們正在降低電壓，正如您從上面的gif中看到的那樣，BMS切斷了低于2.8V的負載，這意味著有兩個保護系統(tǒng)同時工作。首先，BMS監(jiān)測電池組電壓，其次，BMS監(jiān)測單個電池電壓。如果任何一個電池損壞，BMS就會切斷電源。

短路保護試驗：

當(dāng)過壓和欠壓保護測試完成后，我們需要檢查BMS是否能夠保護電池組免受短路和過載的情況。

為此，我們將萬用表與BMS模塊的輸出連接起來，正如您所看到的，當(dāng)我們用萬用表探頭短路模塊的輸出時，電壓變?yōu)榱悖床坏饺魏沃鸬臇|西。這表明短路安全機制工作正常。

結(jié)論

3S 6A BMS模塊是一種經(jīng)濟高效的模塊，可保護鋰離子電池或鋰離子電池免受損壞。6A的功率容量使該設(shè)備非常通用，因為該設(shè)備不僅可以用于三個串聯(lián)電池組，還可以用于制造三個串聯(lián)和兩個并聯(lián)電池組，可以用于許多項目。

本文編譯自circuitdigest