一、手机BMS封装技术的定义

电池管理系统（BMS，Battery Management System）是一种电子系统，专门负责监控和管理可充电电池（无论是单个电池还是电池组）的运行状态。在手机中，BMS封装技术就是将电池管理系统的相关组件进行封装集成，以适用于手机电池管理的技术。

手机BMS通常称为电池保护板，其任务是监控电池状态、计算其充电水平并提供针对过度充电、过度放电、过流和过热的保护。它主要由保护IC、MOSFET、PCB、电容器和NTC热敏电阻组成。保护IC也称为控制IC，它检测电池的电压和电流，控制MOSFET的操作。如果电池电压或电流超过一定阈值，它可以立即关闭MOSFET以确保电池安全，一旦电池电压和电流恢复正常，IC就会恢复MOSFET功能。MOSFET代表金属氧化物半导体场效应晶体管，是在电路中充当开关、放大器或稳压器的关键半导体器件，它们控制电流的流动，从而调节电路。

这种封装技术不仅仅是简单地将这些元件组合在一起，还涉及到布局、散热、信号传输等多方面的考量，以确保BMS在手机有限的空间内高效、稳定地运行，从而延长手机电池的使用寿命并确保使用过程中的安全性。

二、手机BMS封装技术的工作原理

（一）监控与数据采集

1. 电压监控

• 手机BMS中的保护IC会持续对电池的电压进行监测。不同类型的锂离子电池有着不同的额定电压范围，例如钴酸锂电池的额定电压一般在3.7 - 4.2V之间。BMS通过精确测量电压，判断电池是否处于正常的充电或放电状态。如果电压超出了设定的安全范围，如充电时电压过高接近4.2V以上，可能会导致电池内部化学反应加剧，产生过热等危险，BMS就会采取相应措施。

• 这一监控是实时进行的，通过在电池电路中的特定采样点获取电压数据，并将其传输给控制单元。在多电芯的手机电池组中，还会对每个电芯的电压进行单独监控，确保电芯之间的电压平衡，防止个别电芯过充或过放。

2. 电流监控

• 电流的监控同样重要。当手机处于不同的工作状态时，如待机、通话、玩游戏或充电时，电池的电流输出或输入情况会有很大差异。BMS通过检测电路中的电流大小，可以了解电池的充放电速率。

• 如果在充电过程中检测到电流过大，可能是充电器出现故障或者充电电路存在短路等问题。此时，BMS会限制电流或者切断电路，以避免电池受到损害。在放电过程中，过大的电流输出可能会导致电池电压骤降，影响手机的正常使用，BMS也会及时调整手机的功率消耗，保护电池。

3. 温度监控

• 手机BMS利用NTC热敏电阻来监测电池的温度。NTC热敏电阻的电阻值会随着温度的变化而改变，BMS根据这个特性来获取电池的温度信息。

• 正常情况下，手机电池的工作温度范围是有限的，一般在0 - 40℃较为理想。如果电池温度过高，可能是由于长时间高强度使用手机（如长时间玩大型游戏或者在高温环境下充电），BMS会采取措施降低电池的充电速度或者限制手机的性能，以防止电池过热引发安全问题。如果温度过低，电池的性能会下降，BMS也会调整充电和放电策略，避免在低温下过度充电或放电。

（二）保护机制

1. 过充保护

• 当BMS检测到电池电压接近或达到充电截止电压时，保护IC会控制MOSFET切断充电电路。例如，对于常见的手机锂离子电池，当电压达到4.2V左右时，就会触发过充保护。

• 这一保护机制是为了防止电池过度充电，因为过度充电会使电池内部的锂离子过度嵌入负极，可能导致电池鼓包、容量下降甚至引发燃烧或爆炸等严重后果。

2. 过放保护

• 在手机使用过程中，随着电池电量的消耗，BMS会持续监控电池电压。当电池电压下降到一定的阈值（例如，锂离子电池电压低于3.0V左右）时，BMS会提示用户充电，并在电量极低时，通过控制MOSFET切断放电电路，防止电池过度放电。

• 过度放电会使电池中的锂离子大量脱出正极，造成电池不可逆的损伤，如电池容量永久性降低。

3. 过流保护

• 如果在充电或放电过程中出现异常的大电流，例如充电时充电器输出电流突然增大或者手机内部电路短路导致放电电流过大，BMS中的保护IC会迅速控制MOSFET关闭电路。

• 过流可能会导致电池内部的物理结构损坏，如电极材料的脱落，还可能引发电池过热等安全问题。

4. 过热保护

• 当温度监控显示电池温度过高时，BMS会启动过热保护机制。这可能包括降低充电功率、限制手机性能（如降低CPU频率）或者直接停止充电或放电操作。

• 过热会影响电池的化学稳定性，加速电池的老化，严重时会引发热失控等危险情况。

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（三）充电平衡与管理

1. 充电平衡

• 在多电芯的手机电池组中，由于电芯之间的特性差异，在充电和放电过程中可能会出现电芯之间的电量不平衡现象。BMS会通过一定的电路设计（如主动均衡或被动均衡技术）来调整电芯的充电状态，确保每个电芯都能均衡充电和放电。

• 主动均衡技术可以将电量高的电芯的电荷转移到电量低的电芯，而被动均衡技术通常是通过在电芯上并联电阻，对电量高的电芯进行放电，从而实现电芯之间的电量平衡。

2. 充电管理

• BMS根据电池的当前状态（如电压、温度、电量等）来控制充电电流和电压。在电池电量较低时，可以采用较大的充电电流快速充电；当电池电量接近充满时，会逐渐减小充电电流，以避免电池在充满时受到过高的电压冲击。

• 同时，BMS还会与手机的充电管理系统协同工作，根据手机的使用需求（如是否需要快速充电、是否在待机状态等）来调整充电策略，以提高充电效率和延长电池寿命。

三、手机BMS封装技术的优势

（一）延长电池寿命

1. 防止过充过放

• 手机BMS封装技术中的过充和过放保护功能对于延长电池寿命至关重要。在没有BMS保护的情况下，电池很容易因为过度充电或过度放电而受到损害。

• 例如，过度充电会使电池正极材料结构发生不可逆的变化，导致电池容量下降。而过放会使电池负极的锂离子过度脱出，造成电池内阻增大，充放电效率降低。通过BMS精确的电压和电流监控，能够及时切断充电或放电电路，避免这些情况的发生，从而延长电池的循环寿命。

2. 均衡电芯

• 对于多电芯的手机电池组，BMS的充电平衡功能可以确保每个电芯的健康状况保持相对一致。如果电芯之间长期处于不平衡的充电和放电状态，电量高的电芯会因为过度充电而加速老化，电量低的电芯会因为过度放电而受损。

• BMS的均衡技术可以有效地避免这种情况，使得电芯之间的寿命差异减小，整体延长了电池组的使用寿命。

（二）提高安全性

1. 避免过热

• 手机BMS封装技术中的温度监控和过热保护机制能够有效地防止电池过热。当手机在高温环境下使用或者因为内部电路故障导致电池发热时，BMS可以及时采取措施，如降低充电功率或者限制手机性能。

• 如果没有这样的保护，电池过热可能会引发热失控，这是一种非常危险的情况，可能导致电池燃烧甚至爆炸。

2. 防止过流危险

• 过流保护功能可以避免电池在充电或放电过程中遭受过大电流的冲击。过大的电流可能是由于充电器故障、手机电路短路等原因引起的。

• 一旦出现过流情况，BMS会迅速切断电路，防止电池内部结构被破坏，如电极材料的脱落，从而保障电池的安全使用。

（三）优化电池性能

1. 精准充电管理

• BMS可以根据电池的当前状态（如电量、电压、温度等）来调整充电策略。在电池电量较低时，采用较大的充电电流进行快速充电；当电池电量接近充满时，减小充电电流，以实现涓流充电。

• 这种精准的充电管理方式可以提高电池的充电效率，减少充电时间，同时也有助于保持电池的健康状态。

2. 适应不同工作状态

• 手机在不同的工作状态下（如待机、通话、玩游戏等）对电池的功率需求不同。BMS可以根据手机的工作状态动态调整电池的输出功率，确保手机在各种情况下都能稳定运行。

• 例如，在玩游戏等高负荷状态下，BMS会确保电池能够提供足够的功率，而在待机状态下，则会降低电池的功耗，延长待机时间。

四、手机BMS封装技术的应用案例

（一）德赛电池在智能手机BMS SIP封装业务中的应用

1. 公司概况与业务布局

• 德赛电池是国内锂电池制造核心厂商之一，在BMS封装技术方面有着丰富的经验和广泛的应用。该公司以智能移动产品制造微型化、系统模块化发展为契机，开始布局BMS SIP业务，目前主要客户为小米和其他国内智能手机厂商。

• 2021年，公司完成了对惠州蓝微的分立，设立德赛矽镨专注开展SIP相关业务，并计划在惠州仲恺投资约21亿元建设SIP封装产业研发、生产、销售项目。

2. BMS封装技术在其产品中的体现

• 在其智能手机BMS SIP封装业务中，德赛电池的BMS封装技术能够有效地监控电池状态，包括电压、电流、温度等参数的采集和计算，进而控制充放电过程，实现对电池的保护并提升性能。

• 这种封装技术有助于提高手机电池的安全性和使用寿命，满足智能手机对于电池管理的高要求，例如在快速充电、长时间续航以及在不同环境下稳定使用等方面提供了有力的支持。

（二）在其他智能手机厂商中的应用

1. 满足不同手机品牌的需求

• 几乎所有的智能手机品牌都需要使用BMS封装技术来管理手机电池。不同品牌的手机有着不同的电池容量、充电技术（如快充技术）和使用场景需求。

• 例如，苹果手机的BMS封装技术需要与苹果自家的充电系统和手机操作系统高度集成，以确保电池在其独特的硬件和软件环境下能够高效、安全地运行。其BMS在优化电池续航、保护电池在频繁充电（如使用无线充电时）方面发挥着重要作用。

• 安卓手机阵营中，三星、华为、OPPO、vivo等品牌也都在其手机中采用了先进的BMS封装技术。这些品牌的手机在充电速度不断提升（如65W、100W快充等）的情况下，BMS能够有效地管理电池，防止因为快速充电带来的电池过热、过充等问题，同时还能在日常使用中优化电池的性能，提高电池的使用寿命。

2. 支持新型电池技术的应用

• 随着手机电池技术的不断发展，如新型锂离子电池材料（如高镍三元材料等）的应用，BMS封装技术也在不断升级。这些新型电池可能有着不同的电压特性、充放电曲线等。

• BMS封装技术能够根据新型电池的特点进行定制化的监控和管理。例如，对于高能量密度的新型电池，BMS可以更精确地控制充电电流和电压，以充分发挥电池的性能优势，同时确保电池的安全使用。

五、手机BMS封装技术的发展趋势

（一）更高的集成度

1. 芯片集成

• 随着手机功能的不断增加，对BMS封装技术的集成度要求也越来越高。未来，BMS中的多个功能芯片，如电量计芯片、保护芯片、充电管理芯片等有望进一步集成到一个芯片中。

• 这种集成可以减少芯片的占用空间，降低成本，同时也能提高芯片之间的通信效率。例如，目前一些高端手机已经开始采用集成度较高的BMS芯片，将部分基本的电池管理功能集成在一起，未来这种集成的范围可能会进一步扩大，涵盖更多复杂的功能。

2. 功能模块集成

• 除了芯片集成，BMS的功能模块也将朝着集成化方向发展。例如，将电池监控、保护、充电管理以及与手机其他系统（如电源管理系统、操作系统）的通信等功能集成到一个封装模块中。

• 这样可以简化手机的电路设计，提高生产效率，并且减少因为模块之间连接而可能出现的故障点。

（二）智能化与自适应

1. 智能算法的应用

• 未来的手机BMS封装技术将更多地应用智能算法。通过对电池历史数据（如充电次数、放电深度、使用环境温度等）的分析，智能算法可以预测电池的寿命、健康状态以及性能变化。

• 例如，利用机器学习算法，BMS可以根据用户的使用习惯（如每天的充电时间、使用手机的应用类型等）来调整充电策略，以达到最佳的电池管理效果。在电池出现轻微异常时，智能算法还可以提前预警，提示用户采取相应的措施，如更换电池或者调整使用习惯。

2. 自适应不同电池类型和使用场景

• 随着手机电池技术的不断创新，新的电池类型（如固态电池等）可能会逐渐应用到手机中。BMS封装技术需要能够自适应不同类型的电池，快速调整其管理策略。

• 同时，手机的使用场景也越来越多样化，如在不同的气候条件下、不同的网络环境下（如5G网络高能耗场景）等。BMS要能够根据这些不同的使用场景自动调整电池的功率输出、充电速度等参数，以确保电池的高效、安全使用。

（三）小型化与轻量化

1. 满足手机轻薄化需求

• 现代手机朝着轻薄化的方向发展，这就要求BMS封装技术也不断实现小型化和轻量化。BMS封装的体积和重量需要尽可能减小，以适应手机内部空间有限的特点。

• 例如，通过采用更先进的封装工艺（如3D封装技术），可以在更小的空间内集成更多的BMS功能组件。3D封装技术有助于在更小的空间内集成更多功能的芯片，如集成处理器、图形处理单元、调制解调器以及各种传感器芯片等，在BMS封装中可以集成电量计、保护IC等组件，减少手机主板空间占用，同时也有助于降低功耗，延长电池续航时间。

2. 新材料的应用

• 为了实现小型化和轻量化，未来可能会在BMS封装中应用一些新型材料。这些新材料可能具有更好的导热性能、电气性能和机械性能。

• 例如，一些新型的高分子材料可以替代传统的封装材料，在保证封装强度和绝缘性能的同时，减轻重量并且提高散热效率，这对于提高BMS的性能和可靠性有着重要的意义。

•     研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

2.     水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

3.     污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

4.     这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

5.     运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。