【经验】BMS设计：基于模拟前端(AFE) 芯片ISL78714的外部均衡电路设计

时间： 2019-04-24 来源：世强

笔者之前发表了一篇《基于模拟前端(AFE) 芯片ISL78714的采样电路的设计，误差会小于1mV》的文章，作为一个系列，笔者这次介绍一下均衡电路的设计和经验。我们知道目前在电动汽车里面使用的电池在一定程度上存在着差异性，这种差异导致各个电池之间存在着电量相同但电压不同、或者电压相同但电量不同的问题。为了解决这个问题，我们在设计BMS的时候必须要设计一个均衡功能。

模拟前端(AFE) 芯片ISL78714既可以支持内部均衡又可以支持外部均衡，考虑到内部均衡对于中等或高平衡电流是危险的，因为它使BMS IC(所有BMS IC)暴露在可能影响可靠性的应力下。所以笔者在设计中采用了外部均衡的方式。

ISL78714可以支持同时采集14 个电池，所以这颗芯片也可以支持14路均衡。不过在均衡电路的设计时需要注意，通道1-11采用的是11个30V的N沟道的FET，12-14则是采用的3个30V的P沟道的FET，ISL78714通过控制这些FET的开关来控制外部均衡电路的工作。

下面两个图分别是N沟道和P沟道FET对应的外部均衡电路的设计。

图一 P沟道FET外部均衡电路

图二 N沟道FET外部均衡电路

当外部均衡功能打开时，输入到ISL78714的电池电压采集通道的电压几乎为零，可以利用这一特性来检测外部均衡电路是否有问题。当然，这时采集到的电池电压的数值跟电池实际的电压值是不一样的，如果只是为了采集准确的电池电压的话，我们应该关闭电池均衡功能。

为了提高对外部FET配置的失效诊断的检测，在选择均衡的FET时应该选择尽可能小的导通电阻值(RDSON)的器件，这样在均衡时通过测量输入电压可以区分出是哪些器件出了问题，比如：外部器件损坏、低均衡电流使得FET被部分的打开了、或者是电容存在漏电的情况等。这些对硬件故障的实时监测可以确保BMS系统在第一时间发现出问题的地方。

在前面我们还提到了FET的电压，在本设计中选择的是30V的产品，当然有的设计会选择60V的产品，这个主要是成本的考虑。为了更好的支持对热插拔的保护，笔者在设计电路的时候在栅极(G)和漏极(D)之间加了一个1nF的电容，如果选择60V的FET的话就可以不使用这个电容了。

当然，每个具体的项目中由于使用环境的差异，电路的设计也可能有一些差别，希望笔者的设计可以为各位BMS设计者带来一些参考。

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全部评论（2）

serena Lv7. 资深专家 2019-07-01

了解一下
辛巴 Lv8. 研究员 2019-06-26

不错

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