电池平衡和保护电路如何工作？

我正在构建要整合到便携式扬声器项目中的4S LiPo电池组，我需要确保电池在5年左右完全更换后再也不需要维护。我使用的电池是NCR18650B，所以它们应该还不错。

我正在使用以下使用Seiko充电IC的BMS板：

为了测试它是否正常工作，我故意将其充电至4V，从而使一个电池失去平衡，然后使其他3个电池处于相同的3.85V电压下。

台式电源设置为16.8V进行充电，可以观察到以下情况：

1. 第一个电池充电至4.25V后，即从电源断开包装。在这种特殊情况下，电池组中的总能量非常低，因为电池严重失衡。为什么不只断开充满电的电池？
2. BMS确定充电完成后，我无法检测到电源打开或关闭的平衡。没有电流从充满电的电池中流出。
3. 我尝试了另一种平衡板，这种现象似乎是一致的。所有商业平衡PCB都以相同的方式“工作”吗？

所有这些平衡实际上如何工作？在我需要4S电池组的情况下，负载会在短时间内绘制约1A的峰值的最佳选择是什么？

我读了一本非常好的书中的一章，可以回答所有问题。

我强烈建议您阅读该章或这本书，但如果您想讲短篇小说，则应遵循以下步骤。

• 通常情况下，假定包装是由平衡单元组装而成的，因此常规BMS并非旨在平衡巨大差异。
• 通常，锂电池的自放电率非常低，并且匹配得很均匀，因此只需要很小的平衡就可以使电池组保持良好的工作状态。
• 大多数具有平衡功能的BMS板仅从充电最多的电池流向分流电阻的电流很小，因此它们有效地浪费了电荷，直到其他电池达到相同电平为止。
• 大多数平衡电路不会将电流从一个单元传递到另一个单元（主动平衡），因为这样做的成本更高。
• 根据充电电路的不同，平衡并非始终处于激活状态，而是可能仅在充电期间和充电过程中处于激活状态。由于不应发生较大的不平衡，因此当电池组与电源断开连接时，浪费能量会从电量更高的电池中浪费能量。
• 平衡电池需要很多周期。当然，根据电路的不同，情况可能会有所不同，但您可以期望在30个左右的充电周期中平衡10％的差异。
• 正确匹配的LiPo电池每个周期的失衡通常小于0.1％

这种简单的平衡技术很可能在常见的BMS板上实现，其工作方式如下：

首先打开需要平衡的用于特定电池的内部平衡P-MOSFET。这将通过外部电阻分压器产生低电平偏置电流，该电阻将电池单体端子连接至电池单体平衡控制器IC。因此，在R2两端建立了栅源电压，并且外部MOSFET导通。与外部电池平衡电阻相比，外部MOSFET的导通电阻可以忽略不计，并且外部平衡电流I BAL由I BAL = V CELL / R BAL给出。通过正确选择R BAL电阻值，我们可以获得所需的电池平衡电流，该电流可能比内部电池平衡电流高得多，并且可以加快电池平衡过程。