电池管理系统（BMS）静电保护方案

方案简介

BMS全称是Battery Management System，即电池管理系统。它是配合监控储能电池状态的设备，主要目的是智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，并监控电池的状态。它的主要功能有：实时监测电池的电压、电流、温度等物理参数，以及电池的SOC（剩余电量）、SOH（健康状态）等状态参数，并在出现异常时发出警报；根据电池的实时状态调整充电和放电的电流、电压，确保电池在合适的范围内工作，防止过充和过放；监测电池组的温度分布，并根据需要调整冷却系统的运行，防止电池过热或过冷等。

电池储能系统因为本身设计、结构影响，具有电池数量多、系统复杂、运行环境恶劣、对BMS的抗干扰性能要求高的特点。为了保证电池在整个生命周期内安全、可靠、高效地使用，储能BMS会使用TVS进行电源端口和信号端口的保护。静芯微推出的系列TVS产品具有优异的防护性能，为BMS的设计提供了可靠的支持。

BMS概述

BMS，作为电动汽车电池组、整车架构与电机间的关键桥梁，全面负责电动系统的综合管理，其核心功能聚焦于三个方面：数据汇集、电池状态评估以及单体电池均衡调节。数据汇集工作，具体而言，是持续监控动力电池组中每块电池的电压、温度、充放电电流及电池包总电压，并构建详尽的数据记录体系。这些数据不仅是SOC估算模型构建的基石，还为电池、充电器、电动机等新型产品的开发与优化提供宝贵资料，同时作为系统故障离线分析的重要参考。

在电池状态评估领域，重点涵盖SOC（荷电状态）、SOP（功率状态）及SOH（健康状态）等关键指标的估算。其中SOC参数是估算电池状态的基础，公司的核心竞争力源于估测SOC的精度，精度越高，对于相同容量的电池，可以有更高的续航里程，高精度的SOC估算可以有效地降低所需要的电池成本。

单体电池有一定的温度耐受范围，在实际应用中如果体积过大，会产生局部的过热，从而影响电池的安全性能。因此，动力电池组内包含一系列串联的单体电池。BMS可以通过实时监测动力电池工作参数，有效的检测、控制单体电池之间的不一致性，对汽车的安全性与整车性加以提升。此外，BMS通过控制动力电池在最佳工作区间内工作，可以避免电池过充、过放，从而提高电池使用效率、延长使用寿命、降低电池成本。

BMS系统主要由以下几个部分组成：

1. 主控单元（BMU）：负责电池模块内电芯级别的控制，包括电芯电压和温度信号监控、均衡控制、SOC估算、电池健康状态（SOH）估算和热管理控制。
2. 从控单元（CMU）：负责模块级别的控制，包括系统继电器的控制、告警信号输出、与外部设备的输入输出。它汇总串联电池组中所有电芯的状态信息，并可通过触摸屏显示或与PC计算机通讯。
3. 模拟前端（AFE）：用于收集电池电压、温度和电流读数的部分，通常负责物理上更接近电池的测量，并控制断路器以在故障情况下断开电池与系统的连接。
4. 通信接口：如CAN总线等，用于BMS与外部设备进行数据交换，实现远程监控和控制。

应用示例

图1 BMS应用示例

BMS充放电回路中的MOS 管在开关瞬间电流的突变而产生漏极尖峰电压，进而损坏 MOS 管，功率管开关速度越快，产生的过电压也就越高。为了防止器件损坏，会在电源两端增加大功率TVS二极管。根据BMS中电池电压的不同，我们推荐不同型号的TVS产品，客户可根据实际情况进行选择。

 

表1 BMS可用物料汇总

总结与结论

BMS电池管理系统是电池与用户之间的关键纽带，它通过实时监测、管理、控制和保护电池状态，确保电池的安全、高效运行。随着新能源汽车行业的不断发展，BMS的重要性将愈发凸显，选用合适的TVS二极管保护BMS免受静电放电和浪涌事件的干扰十分重要。ELECSUPER SEMI研发各种低电容低钳位电压的ESD和大功率车规级或常规级TVS保护器件，可按照客户需求性能与封装提供定制化开发服务，为各种接口及通信线路提供值得信赖的保护器件。以上解决方案是保护BMS的优选之策，确保设备能够高效、可靠地运行。

 

电气特性表(TA=25℃)

表2 BMS可用物料电气特性表