在本文中，我們將測試 4s 40A BMS。我們將首先設計一個4s 電池組，然后將BMS與電池組連接，以執行 BMS 的所有功能。由于鋰離子電池的高能量密度及其可充電能力，鋰離子電池在制造用于不同應用的電池組方面變得極為普遍。但是我們需要連接鋰離子電池，以保護電路免受損壞或降低電池壽命，我們需要連接 BMS。在本文中，我們將設計一個簡單的 4S 電池組，并將其與4S 40 安培 BMS 電路連接，以制成堅固的電池組。 此外，我們將測試 BMS 的所有保護功能。

這是一個4S 1P電池組，但如果我們需要，我們可以連接更高容量的電池或并聯電池。因此，我們可以使用同一個BMS來制作4s 2P電池組或4s 3P電池組等。

該 BMS 共有 3 個變體，標準版、增強版和平衡版。

我們將研究平衡版本。標準版和增強版幾乎相似，僅相差 1 個無源元件，這些變體無法主動平衡電池，而平衡版具有用于平衡電池的電路。平衡版本有一個額外的 IC 和能夠負載平衡的電阻器。

所有版本與單元的連接完全相同。BMS模塊與電芯的連接將在文章后面展示。

BMS模塊特點

4s 40Amp BMS 具有改善電池組生命周期所需的高級功能。4s 40A 電池管理系統提供的保護功能包括：

電池平衡

過壓保護

短路保護

欠壓保護

設計電池組??！

為了測試BMS的特性，我們需要將所有的電芯串聯起來制作一個4S電池，并將BMS與這個4S電池連接起來。

為了制作電池組，我們需要一個 4S 40A BMS 模塊、4 節鋰離子電池、鎳帶、DC 母桶插孔和電池連接支架。除此之外，我們還將連接一個電壓表和一個燈泡以顯示電池組的運行情況，這些燈泡將通過開關連接。

BMS 與電池組的連接

BMS模塊布局整潔，帶有標記，用于將BMS與電池組中的不同位置連接起來。下圖顯示了我們將如何將單元與 BMS 連接起來。

4S 40Amp BMS模塊

4S 40A BMS模塊有2個IC，DW01-A和BB3A ，分別負責保護和平衡。BMS 的保護和平衡部分如下圖所示。

每個單元的保護參數

電池管理系統的保護功能取決于 DW01 IC 的電氣特性。IC所遵循的保護參數如下表所示。

BMS的測試功能

4S 40A具有過壓保護、過流保護、短路保護、過放保護、電池平衡等功能。關于這些特征的更多細節在下面的描述中給出。

測試過充電保護

要測試電池組的過充特性，我們首先要對電池組進行充電，使電芯充電超過規定的限值，即過充保護電壓4.35V。一旦電池達到 VOCP，電池組就會停止充電。我使用的充電器是提供 18 伏電壓的恒壓充電器。如下圖所示，充電器的電壓為 17.91 伏。

下圖顯示，連接充電器時BMS上的電壓為17.92V，表示充電器與BMS連接。

下圖顯示電池正負極兩端的電壓為 16.29 伏。

充電器的電壓為 17.91V，而電池正負極兩端的電壓為 16.29 伏（它具有負電壓，因為我將萬用表的探頭連接在相反的端子上）。電壓輸出的差異是由于BMS通過斷開4s電池與BMS輸出端的連接，使充電器停止向電芯供電，由此可見BMS的過壓保護確實起作用。

測試欠壓保護

為了測試欠壓保護，我們使用鎳鉻線耗盡了電池電量。IC DW01 負責保護每個電池免受欠壓。因此，只要任何電池的電壓低于 2.4V，即過放電保護電壓，就會啟動欠壓保護，并且 BMS 會斷開負載。并且直到電池被充電并且電池被充電直到過放電保護電壓，即高于3V，BMS不允許任何負載汲取電力從而維持電池的壽命。

電池平衡

由于 BB3A IC，電池平衡是可能的。當 BB3A 引腳 6 的輸出引腳向增強型 N-MOSFET 的柵極提供高信號時，MOSFET 通過這個 480 歐姆電阻連接一個低電阻路徑，該電阻充當負載電阻并開始耗盡電池電量。

放電速率為：

為了展示它是如何工作的，我們使用萬用表來檢查 MOSFET 的漏極和源極之間的連通性。當平衡不工作時，N 溝道 MOSFETS 處于閉合狀態，連續性測試證明 MOSFETS 已關閉，當電池平衡打開時，MOSFET 讓電流流過漏極和源極，從而顯示結果連續性測試。

下面的一組圖像顯示了電池未充電時電池處于不同電位的情況。

電池組充電后，電池平衡開始工作。

從第一張圖片可以看出，所有電池都處于不同的電位，而在對電池組充電后，所有電池都處于相似的電位。充電平衡前后的電芯電壓對比如下表所示——

短路測試

為了顯示短路測試，我打開了燈泡和電壓表，當我短接 BMS 正負極端子時，燈泡和電壓表都停止工作，直到我關閉所有開關并斷開連接所有負載持續了幾毫秒，BMS 沒有重新打開。

關閉所有連接，然后打開設備后，它再次開始工作，證明 BMS 正在保護電池組免受短路。

左上圖顯示了從負極端子到電線的火花，表明短路，一旦發生短路，BMS 就會斷開電池組的所有負載。

結論

4S 40 Amp BMS 是一個簡單易用的模塊，具有可延長電池組壽命的高級功能。除了延長使用壽命外，它還可以保護電芯和整個電池組不引起火災或經歷熱失控，從而保護電池組和周圍環境免受潛在的火災危險。