3S， 6A锂离子电池管理和保护模块(BMS)的原理图，零件清单和工作原理分析

在本文中，我们将了解3S 6A锂电池管理系统(BMS)的功能和工作原理，并检查该模块的组件和电路。此外，我们通过从PCB上移除所有组件并使用万用表测量所有PCB走线，完成了模块的完整反向工程。为了测试BMS和电路，我们建立了一个电池组，我们将用它对电池组进行充放电。

基于JW3313S的3S 6A BMS模块提供的保护功能

BMS是任何电池组必不可少的组件，不仅因为它可以保护电池免受过充和过放电的影响，而且还可以通过保护电池组免受任何潜在危害来延长电池的使用寿命。为此，我们使用了一个装有JW3313S电池保护IC的3S， 6A电池组。电池管理系统中可用的保护功能如下所示。

•超载检测

•过放电检测

•短路检测电压

过度充电条件:

当锂电池充电超过安全充电电压时，电池会急剧升温，影响电池的健康，降低电池的寿命周期和载流能力。为了保护电池免受这些类型的条件，一个好的电池管理系统必须内置过压，对于JW3313S IC来说，这也不例外。在我们的测试中，电池组的充电几乎在12.75V时切断，每个电池的充电电压为4.25V。

过放电情况：

过放电保护也是如此。当电池电压低于一定阈值时，锂电池受到影响，电池的寿命周期缩短。为了防止这种情况发生，每个BMS都应该有过放电保护，这个IC也不例外。在我们的测试中，每个电池的电池电压低至2.7V，然后保护功能启动并切断输出。

短路情况：

BMS中的过流保护是必要的，可以保护电池免受大电流负载或短路情况的影响。当短路情况发生时，电流消耗远远高于电池组的最大额定电流。这种情况会影响细胞的健康，甚至对细胞造成损害，导致火灾。这也是为什么有一个过流和短路保护内置到芯片。

注意：请注意，除了所有的保护功能外，JW3313S还具有迟滞特性。当过充保护启动时，电池断开并停止对电池充电。这导致电池电压略低于截止电压。现在电池将再次开始充电，这个过程将无限地继续下去。添加一些迟滞可以防止这种情况。

3S 6A BMS模块中使用的组件

在我们查看原理图之前，下面是构建3S 6A BMS模块所需的组件列表。主板的主控IC是JW3313S保护IC，是由中国焦瓦公司设计开发的8引脚IC。在电路板上，我们有两个FL3095K mosfet和一个0.005R电阻。除此之外，我们还有一些电阻器和电容器，如下图所示。构建此模块所需的组件列表如下所示。

•JW3313S小功率电池保护IC -2

•FL3095K mosfet - 2

•1n4148 - 1

•0.1uF电容器- 5

•0.15uF电容器- 1

•1K电阻- 4

•10K电阻- 3

•2M电阻- 1

•1uF电容- 1

3S - 6A BMS模块电路图

利用Eagle PCB设计软件设计了BMS的原理图。从下图可以看出，要理解3S 6A BMS电路的完整电路图并不难。

如您所见，我们有JW3313S芯片控制设备的所有操作。如果你仔细观察这个模块，你会看到P+和B+的连接端子是分开的。在单板上，“P+”代表电源正输入输出，“B+”代表电池包正输入。在PCB中，这两个端子相互连接，因此我们将连接命名为P+B+。接下来，我们有IC的CO和DO引脚，它们是IC的引脚8和7，它们控制两个mosfet。当过充条件发生时CO变高。当过放电情况发生时，DO变高。接下来是IC的引脚6，在原理图中标记为VM，并且使用该引脚，IC设置设备的过流保护。该IC的设计使其可以使用Mosfet的内阻来检测电流，但在这种情况下，您可以看到制造商使用单独的电流分流器，因为他们使用具有高内阻的Mosfet。器件的引脚1为给IC供电的电源引脚，引脚2、3、4为BMS模块的单独检测引脚，引脚5为模块的接地引脚。除此之外，还有一些电阻和电容器用于过滤和限流。

BMS与电池组的连接-电解原理图

BMS模块有4个端子，将连接到电池组的四个不同点。这样，BMS模块可以分别监控三个单独的电池，并保护它们免受过充或过放电。BMS的原理图如下所示。

BMS就像三个单独的保护模块，用于三个单独的细胞，但它是一个集成所有功能的单一IC，使BMS能够提供高达6安培的周期性电流。

3S6A BMS模块过压、欠压和短路测试

让我们测试一下BMS，看看BMS模块是否像数据表中宣传的那样工作。我们使用的是3S 6A BMS模块，该模块使用JW3313S电池保护IC，该IC由中国制造商Joultech设计和开发。您可以查看Joulwatt网站了解有关IC的更多信息。

过压保护试验：

我们将电池组按3S配置开始测试，并以600mA恒流开始充电。

根据数据表，充电过程应该在电池组电压达到13.125V时停止，即4.375V/Cell，但令我们惊讶的是，电池过度充电并开始升温，然后我们停止了充电。我们不知道这是否是我们的BMS板的问题。我们用一个新模块重复了我们的测试，但结果完全一样。你可以在上面的gif中看到测试过程。

欠压保护试验：

当电池组充满电时(在我们的例子中是过充)，我们开始欠压保护测试。

正如您在上图中所看到的，对于欠压测试，我们已经从电池座中取出一个电池，并用我们的稳压电源(RPS)替换它。现在我们正在降低电压，正如您从上面的gif中看到的那样，BMS切断了低于2.8V的负载，这意味着有两个保护系统同时工作。首先，BMS监测电池组电压，其次，BMS监测单个电池电压。如果任何一个电池损坏，BMS就会切断电源。

短路保护试验：

当过压和欠压保护测试完成后，我们需要检查BMS是否能够保护电池组免受短路和过载的情况。

为此，我们将万用表与BMS模块的输出连接起来，正如您所看到的，当我们用万用表探头短路模块的输出时，电压变为零，您看不到任何着火的东西。这表明短路安全机制工作正常。

结论

3S 6A BMS模块是一种经济高效的模块，可保护锂离子电池或锂离子电池免受损坏。6A的功率容量使该设备非常通用，因为该设备不仅可以用于三个串联电池组，还可以用于制造三个串联和两个并联电池组，可以用于许多项目。

本文编译自circuitdigest