电池BMS模块MOS选型技巧大公开：从原理到实战应用
随着移动设备、电动交通工具、储能系统等产业的快速发展，锂离子电池因其高能量密度、长寿命和轻重量等优势被广泛采用。然而，锂电池的安全性问题也日益引起重视。一旦过充、过放或短路，轻则损伤电芯，重则引发热失控甚至火灾。因此，为了确保电池的安全、稳定运行，BMS是必不可少的。
而在整个保护电路中，一颗小小的MOS管却承担着“电流守门人”的重要角色，担当电路开断、导通、控制等核心任务。文中提及的BMS偏保护类模块，非车规，车用BMS系统！
一、电池BMS模块5个基本功能
锂电池保护板的5个功能：防止过充、防止过放、过流保护、均衡电池、短路保护，如图1就是常见的锂电池保护板。MOS管采用的是台懋半导体的TM50N04D。
防止过充（Overcharge），指的是防止锂电池已充满电后，继续施加电压进行充电，导致电池电压超过其安全阈值的现象。通常，单节锂离子电池的安全最大充电电压为4.20V(±0.05V），一旦超过此值,电解液会开始分解,电极材料会发生结构性变化,可能引发电池鼓胀、漏液、发热、起火甚至爆炸等安全问题。
过流保护功能是在消耗大电流时停止对负载的放电，此功能目的在于保护电池及MOS管，确保电池在状态下的安全性。过电流检测之后，电池与负载脱离后将恢复到常态，可以再充电或放电。
短路保护原理同过流保护一样。当过短路时，出现大电流，从而启动过流保护功能，电流保护功能是在消耗大电流时停止对负载的放电，此功能目的在于保护电池及MOS管，确保电池在状态下的安全性。过电流检测之后，电池与负载脱离后将恢复到常态，可以再充电或放电。
均衡功能是指电池内阻不一致，导致有些容量低的电池先充满，导致电池停止充电，而其他电池可能还没有充满，这个时候就需要让充满的电池先消耗电能避免充满保护，从而达到一起充满的效果。
二、典型BMS模块电路及MOS管的作用
1.锂电池充放电管理芯片及其外围电路
如图2，是常见的锂电池充放电管理芯片的原理及外围电路。可以看到在低端回路都会有两个背靠背的NMOS，用于控制充电回路与放电回路的通断。
2.MOS管在锂电池充放保护电路中的作用
l 过放保护
当电池电压低于设定阈值（如3.0V），控制单元会驱动放电MOS管关闭，切断电池与负载间的通路，避免电芯过放造成容量损耗甚至失效。
l 过充保护
当电池电压升高至过充阈值（如4.25V），保护电路控制充电MOS管关闭，停止电流进入，防止析锂、起鼓或热失控。
l 过流/短路保护
当芯片检测到瞬时大电流或短路（如超过10A以上），控制单元立即同时关闭充电与放电MOS管，形成硬件隔离，避免大电流冲击导致烧毁或爆炸，从而导致电池损坏或者产品损毁的结果。
l 充放电通断控制
BMS通常设计两个MOS管串联结构，一颗控制充电通路，一颗控制放电通路。根据实时状态判断（如是否充电、是否接负载），决定开启或关闭哪一个MOS，实现系统动态管理。
l 旁路均衡
在多串锂电池组中，各节电芯电压可能不一致。某些保护板采用被动均衡结构，通过控制MOS管让高电压电芯经旁路电阻微量放电，均衡至一致水平，防止“木桶效应”。
在理解上述关于BMS的作用以及MOS管在锂电池充放电保护电路中的作用的描述后，我们这里给大家罗列了一些在BMS电路设计时，对于MOS管我们应该关心哪些参数：
1.MOS管类型
配合锂电池保护IC，可以看到常见的都是NMOS，背靠背用于回路中。
2.封装形式
根据实际发热量，最好选择散热好的封装，散热面积大的，当然如果是单节电池或者发热不是很严重的，小封装也是没问题的。
3.导通电阻Rds（on）
导通电阻越低，导通损耗越小，系统效率越高。尤其在大电流或高频工作环境中，低Rds(on)可显著降低热损耗。
4.漏源电压Vds
要高于最大串联总电压并且要考虑冗余。
5.栅源电压Vgs
要配合锂电池充放电保护芯片参数，要保证该芯片能驱动这颗MOS管。
6.最大持续漏电流丨d
应大于电池最大放电电流（含浪涌）。
7.热阻RθJA
散热能力的体现，确保MOS长时间工作不会过热。
台懋半导体针对锂电池保护模块中MOS管应用，在电池保护板、3C数码锂电池保护板、电动工具锂电池保护板3个领域，有超30种型号可供选择，最高能达到100V/350A，覆盖了市面上大多数应用的需求，如图3
四、总结
MOS管，虽是锂电池保护板中一个不起眼的元件，却是守护电池安全与稳定的“关键器官”。它承载着对电压、电流的迅捷响应，对系统状态的精确配合。随着锂电技术的广泛应用与多场景融合，对MOS管性能提出了更高要求，也带来了更广阔的研究与优化空间。
未来的BMS系统，将不仅仅是安全的防护者，也将是智能能源管理的核心。MOS管，作为连接“物理世界”与“控制逻辑”的桥梁，将继续在这一过程中发挥重要作用。
