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应用丨BMS 电池管理系统中的电流检测电阻

2022-09-27 17:16:00

锂离子电池是一种可充电的电化学能源系统，作为电源正被广泛应用于可移动的设备，从最小的蓝牙音箱到电动汽车，再到极大的兆瓦时电网储能系统，它的高能量密度、效率、循环寿命和较低的成本使其成为一种非常有吸引力的能量存储方法。

与其他充电电池技术相比，它是一种相对较新的电化学方法。电池充电就是锂离子从正极材料移动到负极的过程，整个过程分为三个不同的阶段。第一阶段，如果电池被深度放电，以至于电池电压小于 2.5V，那么充电器开始将使用“涓流”充电模式，这是一种低电流充电方式，允许电池电压在短时间内缓慢上升，然后在第二阶段，电池电压达到特定电压时进入“恒流”模式，最后阶段进入“恒压”充电方式，允许充电电流在充电结束前逐渐减小，为防止过充可能导致的电池退化或灾难性故障，一旦电池电压和最终充电电流达到防止过度充电的极限，充电就会结束。

在这一点上，容量是 100%，充电电压被终止，因为保持浮充电，最大电压会一直被加在电池两级，锂离子电池性能会随时间衰减。如下图：

锂离子电池的容量是由电池从完全充满的状态以一定速率放电到截止电压的过程决定。电池的开路电压与电池的剩余容量有关，但在放电过程中很难确定，因为温度和放电速率会影响电池电压。如果电池的电量状态不确定，那么使用者将无法确定电池剩余的使用时间，从而造成“里程焦虑”，即电池在使用时突然停止供电。

要解决这个问题，可通过计算进入和离开电池的电荷数量，以准确确定剩余容量或电量状态，这称为库仑积分测量。库仑积分测量可以通过多种方式来实现，常见的两种方法是通过使用专用集成电路(ASIC)与通过使用电流检测电阻。与工作条件限制比较苛刻的 ASIC 方案相比，在外部使用电流检测电阻的方案为设计者提供了更广泛的选择空间，这种方案允许设计工程师选择最适合其性能和成本要求的电流检测电阻器。

BMS

电池管理系统

由上可知，对于大多数设计工程师来说，为让 BMS 系统得到准确的电流信号，所选电阻特性显得十分重要，他们也非常熟悉选择必要的尺寸及额定功率、阻值和公差。然而，电流检测电阻的技术方面可能被忽视，事实上，哪类电阻能更好地满足设计工程师的需要也应被仔细考虑。很多种类的电阻都可用于电流检测，如厚膜电阻，薄膜电阻，绕线电阻，合金电阻等。当前合金电阻，由于具有低阻及极高的功率密度，已经成为电流检测应用中被普遍接受的方案，但在合金电阻产品的分支里面，根据工艺、结构、性能、材料等方面的差异又可分为：束焊合金电阻，金属复合合金电阻，冲压束焊合金检流电阻以及束焊分流电阻。

如果比较这些合金电阻，在功率密度，温度稳定性（TCR），工作稳定性（PCR），长期负载稳定性，抗过载能力，耐浪涌电流，以及热电势的影响及寄生电感的影响等等方面，束焊型合金电阻是所有电阻中表现得最为优秀。在 BMS 电池管理系统中，束焊合金电流检测电阻的优良性能为准确稳定的检测电池电量提供了最好的保障。佛山威世通电子旗下子公司佛山好运FSHY提供的 WSM、WSN 及 HYCS 束焊合金检流电阻系列在功率大小各异的 BMS 电池管理系统中有着广泛的应用和成功案例。