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BMS设计干货之笔记本电脑篇

发布时间:2020-02-22 09:41:22    阅读数:

一说起笔记本电脑,相信很多朋友首先想到就是它的便携性。笔记本电脑的移动性能让用户可以随时随地感受到电脑带来的乐趣,极大地方便了用户的生活、工作和学习。虽说笔记本电脑的市场空间饱受平板电脑的挤压,过去数年出货量持续下降。但是随着超极本、游戏本以及surface类产品的出击,未来几年的笔记本电脑市场有望扭降微升。



电池是笔记本电脑移动便携性的承载者。早期的笔记本电脑配备镍镉电池,其后镍氢电池为笔记本电脑提供移动保证。目前,市场上的绝大部分笔记本电脑选配锂电池,锂电池以其体积小、重量轻、容量大、记忆效应低、充电时间短等优点成为笔记本电脑的最佳伴侣。常规笔记本电脑采用的是锂离子电池,选用18650规格的居多;超极本和surface类产品则采用软包锂聚合物电池,借用其超薄化以及外形客制化等特点,通常内置于机体内无法取出。令人遗憾的是,笔记本电脑电池包用锂电池基本没有国内电芯的身影。

常规笔记本电脑电池包,主要由电池外壳、电池组和锂电池BMS三部分构成。
1. 电池外壳
       电池外壳主要用于固定和保护电池组,避免因下列情况导致电池短路而引发电池起火爆炸的危险,电池外壳可划分为卡扣型、超声波粘合型和胶水粘合型。
       a. 外物刺穿电芯导致电极短路;
       b. 电芯间因松动而导致各电极间短接;
       c. 外物短接电路板上的电芯接口等。
2. 电池组
       电池组是电芯并联和串联组合的总称。按照并联和串联组合方式的不同,可划分为2并2串、2并3串、2并4串、3并3串等,其中2并3串比较常见。所谓的2并3串,就是指先把2颗电芯并联到一起,再把3组像这样并联到一起的电芯串联起来。2并3串总共6个电芯,也就是我们通常说的6芯锂电池。
3. 锂电池BMS   
       锂电池BMS系统用于对电池组进行电量监测、充放电管理以及安全保护,提供对外提供电接口和通信接口。锂电池BMS是整个电池包的核心,按照功能可细分为监测功能、充放电管理功能、保护功能和通信功能。
监测功能:实时监测电池组的电压、电流和温度,并结合这些数据,实时更新电池电量,锂电池BMS的核心功能之一就是准确显示电池剩余容量。
充放电管理功能:通过对控制电路中的充放电MOS进行控制,管理电池的充放电操作。
保护功能:基于监测功能提供的电压、电流、温度,对电池组进行保护。包括过压保护、欠压保护、过流保护、过载保护、短路保护、过温保护等。另外,保护功能还包括针对不平衡电芯的平衡功能。
通信功能:通常使用SMBus接口,遵循SBS1.1协议。通过该模块,BMS系统可以定期对外广播数据,笔记本主机系统也可以实时读取电池数据并对外显示给用户。
        超极本以及surface类产品的电池包与常规笔记本电池包的功能和设置大体一致,唯一的区别在于使用整机作为电池组的保护外壳。笔记本电脑电池包生产厂商有新普、顺达、欣旺达以及飞毛腿等,其中锂电池BMS的供应厂商主要为TI和中颖。
小知识:
1. 如何识别笔记本电脑电芯数量
        笔记本电脑电池的续航能力受到人们的关注,电脑城的行话用“几芯锂电”来形容。那么,如何判断电池是几芯的呢?首先看一下电池标称电压是多少伏,比如7.4V,然后除以单节电芯的标称电压3.7V得到2,说明该电池是2串的。再看看电池的标称容量,比如4400mAh,则说明该电池为2并的,因为一般的单节电芯的标称容量为2000~2200mAh,为了达到电池4400mAh的标称容量,必须将以上两组2串的电芯组进行并联。所以该笔记本电池是2并2串,即4芯的。
2. 冰箱能让你的锂电池起死回生吗?
        之前,知乎上有关于笔记本锂电池放进冰箱冻三天能够恢复容量的讨论,个人认为:锂电池的容量衰减是不可逆的,低温存放对锂电池无益有害。冷冻相当于对电池变相深度充放电,此类方法对镍氢电池确实是有效的,对锂电池没有效果。
3. 新笔记本电脑第一次需要充满放空吗?
        生活中,大家购买到新的笔记本电脑、手机或者其他含锂电池的产品,总会有个疑问:是否需要进行三次充满放空的过程?个人认为:锂电池不具有记忆效应,通常出厂前已经经过容量学习循环,所以新的笔记本电脑无需进行充满放空操作,长期的不满充不放空使用能够延长锂电池寿命。
 

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