螞蟻興能鋰電池保護板:主動均衡,智能護航
2022-08-31 11:33:26 來源:半導體器件應用網 點擊:8154
【嗶哥嗶特導讀】拆解螞蟻興能鋰電池保護板,揭曉元器件的使用秘密。
眾所周知,鋰電池保護板主要是由電子電路組成,可在-40℃至85℃的環境下時刻準確地見識電芯的電壓和充放回路的電流,及時控制電流回路的通斷。鋰電池保護板所具有的過充、過放、過流、反接保護四大功能,主要保護鋰電池的使用安全??梢哉f,鋰電池保護板是電池組中不可或缺的一部分。
本期《拆解》欄目選用的拆解產品是螞蟻興能16串80A鋰電池保護板。螞蟻興能起源于2014年,主打低壓鋰電池BMS產品,主要在24串以下應用。至今為止,螞蟻興能線上智能BMS銷量第一。通過拆解該保護板,了解元器件的使用,同時一起探秘螞蟻興能的核心技術。
螞蟻興能保護板專用排線(左)及鋰電池保護板(右)
主要來看一下鋰電池保護板正方兩面的整體外觀。
螞蟻興能保護板正面
該鋰電池保護板支持三元鋰、磷酸鐵鋰、鈦酸鋰電池7-16串使用,帶遙控、通訊和藍牙功能。
規格:16ZMA-TB-7-16S-80A(峰值150A)
螞蟻興能保護板反面
反面貼著“測試通過”標簽。
該鋰電池保護板的整個拆解過程非常簡單。只需用螺絲刀依次擰出正反兩面四角邊緣的小螺絲,使兩塊鋁合板與中間的PCB板分離。
以下是兩塊鋁合板與中間的PCB板分離后的樣子。
以上全部拆解完畢。
下面是鋰電池保護板拆解后的PCB板正反兩面。
接下來,主要看PCB板上使用的核心元器件及其特性。
元器件1:
型號:MM32L073
該鋰電池保護板主控芯片采用的是靈動微電子的MM32L073產品。它使用的是高性能的 ARM® CortexTM-M0 為內核的 32 位微控制器,最高工作頻率可達48MHz,內置高速存儲器,豐富的增強型 I/O 端口和外設連接到外部總線。MM32L073產品包含 1個 12 位的 ADC、2 個比較器、1 個 16 位通用定時器、1 個 32 位通用定時器、3 個 16 位基本定時器、1 個 16 位高級定時器,同時還包含標準的通信接口:1 個 I2C 接口、2 個 SPI 接口、1 個 USB 接口、1 個 CAN 接口和 2 個 UART 接口。
本產品系列工作電壓為 2.0V ∼ 5.5V,工作溫度范圍包含-40?C ∼ +85?C 常規型和-40?C∼ +105?C 擴展型。
應用場合:
• 電機驅動和應用控制
• 醫療和手持設備
• PC 游戲外設和 GPS 平臺
• 工業應用:可編程控制器(PLC)、變頻器、打印機和掃描儀
• 警報系統、視頻對講和暖氣通風空調系統等
具體產品介紹可參考:
元器件2:
型號:SH367309
SH367309是中穎電子的一款鋰電池BMS用數字前端芯片,內置VADC,用于采集電芯電壓、溫度以及電流;內置CADC采集電流,用于統計Pack剩余容量;內置EEPROM,用于保存保護閾值及延時等可調參數;內置TWI通訊接口,用于操作相關寄存器及EEPROM。
SH367309工作在保護模式下,可獨立保護鋰電池Pack;在采集模式下,可配合MCU管理鋰電池Pack,同時使能所有保護功能;適用于總電壓不超過70V的鋰電池Pack。
特點:
• 硬件保護功能
• 內置平衡開關
• 禁止低壓電芯充電功能
• 小電流檢測功能
• 支持亂序上下電
• 內置看門狗模塊
• 模式設計
• 13-bit VADC用于采集電壓/溫度/電流
• 16-bit ?- ?CADC用于采集電流
• 內置EEPROM
• 穩壓電源
• MOSFET驅動:電池組負端NMOS驅動
• CTL管腳:優先控制充放電MOSFET關閉
• TWI通訊接口:支持CRC8校驗
• 低功耗設計
• TQFP48封裝
具體產品介紹可參考:
元器件3:
型號:CRSS042N10N
這款100V的N-MOSFET器件來自于華潤微。該保護板上正反兩面共使用了16個相同的N-MOSFET器件。
特點:
• 使用CRM(CQ)和先進的SkyMOS1技術
• 極低導通電阻RDS(on)
• 優秀的QgxRDS(on)產品(FOM)
• 根據JEDEC標準合格
應用:
• 電機控制和驅動
• 電池管理
• UPS(不間斷電源)
其他產品資料可參考:
元器件4:
型號:SVT10111ND
SVT10111ND N溝道增強型功率 MOS 場效應晶體管采用士蘭LVMOS工藝技術制造。該產品可廣泛應用于不間斷電源及逆變器系統的電源管理領域。
特點:
• 14A,100V,RDS(on)(典型值)=85mΩ@VGS=10V
• 低柵極電荷量
• 低反向傳輸電容
• 開關速度快
• 提升了 dv/dt 能力
其它產品資料可參考:
元器件5:
型號:CT357B1
臺灣兆龍CT357B1系列通用光耦由一個光電晶體管組成。該光電晶體管在4引線微型扁平封裝中與砷化鎵紅外發射二極管光學耦合,是一款直流輸入4引腳微型平板光電晶體管光耦。
特點:
• 高隔離度3750 VRMS
• 可選擇多個CTR
• 帶晶體管輸出的直流輸入
• 爬電距離≥5毫米
• 工作溫度范圍-55°C至110°C
• 綠色包裝
• 監管批準
應用:DC-DC轉換器、可編程控制器、電信設備、需要高密度安裝的混合基板
具體產品資料可參考:
半導體器件應用網總結:
通過拆解后看到的元器件使用情況,我們了解到,該鋰電池保護板主控芯片采用的靈動微電子高性能的 ARM® CortexTM-M0 為內核的 32 位微控制器,具有豐富的外設配置和功能屬性,兼具智能、安全和穩定性能;同時采用中穎電子的5-16串鋰電池BMS前端芯片,以提供過充電保護、過放電保護、溫度保護、充放電過流保護、短路保護、二次過充電保護等,其集成平衡開關還可提高電芯一致性。
低功耗方面,這兩款核心器件均滿足多種省電工作模式保證低功耗應用的要求,使鋰電池保護板無電流時可直接進入低功耗模式。兩者結合,在保證鋰電池保護板的性能和功能的同時,更有利于電池安全管理。
另外,士蘭微14A、100V N溝道增強型場效應管采用先進的工藝及元胞結構,使得該產品具有較低的導通電阻、優越的開關性能及很高的雪崩擊穿耐量。同時搭載16顆華潤微的N-MOSFET器件,該鋰電池保護板的導通電阻更低,MOS管驅動和電池管理能力更勝一籌。
整體來說,除卻基本的保護功能,該鋰電池保護板還擁有智能故障檢測、藍牙無線傳輸、繼電器和MOS管混合驅動以及低功耗特性,可為電池安全保駕護航。此外,該鋰電池保護板可持續80A,峰值可達150A,支持降串使用(7-16串),對于低速車、低壓儲能、電動摩托車等鋰電領域非常適用。
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