鋰電BMS,電動工具,場效應管

鋰電BMS

鋰電BMS，BMS其實就是BATTERY MANAGEMENT SYSTEM的縮寫，中文名字叫電池管理系統，顧名思義，是專門用來進行鋰電池運行管理的模塊，對象是鋰電池。對于一般的終端用戶而言，鋰電池保護板其實并不存在，或者說，他們并不知道正在自己使用的產品中還有這么一個東西。比如說電動車，100%的用戶都知道電動車上面有電池，因為電池提供了能源，但我敢保證，最多有1%的用戶知道還有鋰電池保護板這個東西的存在。

鋰電BMS,電動工具,場效應管

鋰電BMS的存在感之所以如此低，完全是因為它并不能和用戶產生直接的交流，也并不能與用戶發生頻繁的交互，就算是偶爾產生了一些數據，不過這些數據也是通過某些儀表盤傳遞給用戶觀測，當用戶看見儀表盤上的紅燈時只會說：“嗯，車子好像是壞掉了，質量真差。”

話說回來，BMS雖然存在感低，不過它存在的意義卻是絲毫不亞于儀表，甚至可以說是比儀表還重要，因為他可以檢測出這輛車子的能源系統是否壞掉了，只有擁有BMS系統，用戶才可能在不冒險的情況下知道這輛車到底是好是壞。

如果有一個行業內的嵌入式工程師要買一輛電動車，在一輛沒有顯示儀表和BMS板子的電動車中進行選擇，那么他肯定不敢選后者，因為如果電動車沒有了儀表，那么用戶體驗會極差，但如果電動車沒有了BMS……與其說是一輛電動車，還不如說是一輛隨時可能發生被激活的炸彈。

那么BMS在能源領域為什么如此重要？BMS的存在到底有什么意義？

本文便從一個底層工程師的角度，以電動車用的BMS模塊作為例子專門對鋰電池的保護板設計進行一些探討，并且會給出一個參考方案，當然由于筆者能力有限，水平一般，如果文中出現了錯誤或者紕漏，請直接指出。

BMS的大體需求是什么？

當設計團隊拿到一個項目，開始開發的時候，首先必須要搞清楚的便是項目的需求，這個需求可不僅僅是老板口頭上說幾句話，而是需要一個切實的、詳細的、標準的文檔，文檔要以1、2、3為結構，明確的把所有的需求點給羅列出來。我們現在拿到了一個項目：低速電動車的BMS板。

只要項目立項成功，那么作為產品經理，或者團隊leader，則列出需求文檔是必須要做的事情。鋰電池管理系統，其中重點二字在于“管理”，要想實現管理功能，必然需要兩個模塊，第一：監測。第二：控制。只有在我能夠監測這個系統的前提下，我才能控制這個系統。

由此為核心點，我便可以慢慢的羅列出大致需求：

1、監測能源系統，能夠實時讀出鋰電池的所有狀態。

2、控制能源系統，根據鋰電池的狀態，在需要的時候進行干預（比如斷開/閉合充放電回路的MOS管）。

鋰電BMS保護功能如何實現？

數據采集

電池系統的大致需求分為采集和控制，那么采集的都會有什么數據？

1、電壓

2、電流

3、溫度

作為一個以管理鋰電池的系統而言，以上3點是我們要重點監測的數據，如果系統超級簡單，采集的點只有3、4個，那么直接使用MCU的AD接口進行讀取信息便可，但在實際中幾乎不可能存在這種情況，通常所用的采集的方式一般是使用模擬前端。

系統信息

電壓：鋰電池本身的化學特性決定了我們必須要對電壓進行保護，所謂的電壓保護，是我們必須要保證鋰電池的電壓永遠在合適的范圍之類，不能讓電壓過低，因為其內部存儲電能是靠電化學一種可逆的化學變化實現的，過度的放電會導致這種化學變化有不可逆的反應發生，因此鋰電池最怕過放電，一旦放電電壓低于2.7V，將可能導致電池永久性損壞，也就是報廢。同時也不能讓電壓過高，因為電池一旦過度充電，導致的危害遠遠大于過放，過放最多損壞電池，不會對周圍造成危害，而過充則可能導致電池溫度升高，以至于發生自燃甚至爆炸，這種危害是致命的。

電流：所謂的電流保護，也是我們必須要保證，無論是充電還是放電，電流都不能過大，大家都清楚的短路便是過流的一種體現，當系統正負極直接接觸，導線電阻極小，導致電流極大，極大的電流又會產生大量的熱，從而引發的燃燒和爆炸是很致命的。其實，就算不是短路，但過大的電流依然會導致電池內部發熱，這樣也極有可能會造成永久性的損害。

溫度：溫度保護不用多言，除開鋰電池本身的化學特性導致它不能在極端溫度下使用之外，我想任何一個類似的系統，為了安全起見都應該考慮到溫度。

看到這里大家也應該明白了，鋰電池保護系統的邏輯其實很簡單，無非就是一些判斷，以及MOS管的控制，這些東西只要是有過軟件基礎的大學生應該都能實現。

電工工具概述

電工工具，外殼用鑄鐵制成，能在鋼板上鉆 4mm的孔。隨后出現了三相工頻（50Hz）電鉆，但電動機轉速沒能突破3000r/min。1914 年，出現了單相串激電動機驅動的電動工具，電動機轉速達10000r/min以上。1927年，出現了供電頻率為150～200Hz的中頻電動工具，它既具有單相串激電動機轉速高的優點，又具有三相工頻電動機結構簡單、可靠的優點，但因需用中頻電流供電，使用受到限制。

電動工具的種類

電鉆

主要規格有4、6、8、10、13、16、19、23、25、32、38、49mm等，數字指在抗拉強度為390N/mm的鋼材上鉆孔的鉆頭最大直徑。對有色金屬、塑料等材料最大鉆孔直徑可比原規格大30～50%、配磨光機。

電動扳手和電動螺絲刀

用于裝卸螺紋聯接件。電動扳手的傳動機構由行星齒輪和滾珠螺旋槽沖擊機構組成。規格有M8、M12、M16、M20、M24、M30等。電動螺絲刀采用牙嵌離合器傳動機構或齒輪傳動機構，規格有M1、M2、M3、M4、M6等。

電錘和沖擊電鉆

用于混凝土、磚墻及建筑構件上鑿孔、開槽、打毛。結合膨脹螺栓使用，可提高各種管線、機床設備的安裝速度和質量；電錘的沖擊原理是靠內部活塞運動產生沖擊動力，沖擊鉆的沖擊原理是齒輪磨合產生沖擊動力，所以電錘的沖擊力更大。

混凝土振動器

用于澆筑混凝土基礎和鋼筋混凝土構件時搗實混凝土，以消除氣孔，提高強度。其中電動直聯式振動器的高頻擾動力由電動機帶動偏心塊旋轉而形成，電動機由150Hz或200Hz中頻電源供電。

電刨

用于刨削木材或木結構件，裝在臺架上也可作小型臺刨使用。電刨的刀軸由電動機轉軸通過皮帶驅動。

電磨

俗稱磨頭機；電磨；電動砂輪機，用砂輪或磨盤進行砂磨的電動工具。