淺析電動(dòng)汽車BMS的功能實(shí)現(xiàn)

發(fā)布日期:2023-11-24  來(lái)源:浙江巨磁智能技術(shù)有限公司  作者:吳偉斌

核心提示:工業(yè)革命以來(lái),汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展,傳統(tǒng)的燃油車在排放方面也給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)巨大的影響。
 工業(yè)革命以來(lái),汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展,傳統(tǒng)的燃油車在排放方面也給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)巨大的影響。2021年交通運(yùn)輸碳排放占全社會(huì)碳排放10.4%。綠色發(fā)展已成為全球共識(shí),截至目前共有197個(gè)國(guó)家簽署了《格拉斯哥氣候協(xié)議》、138個(gè)國(guó)家做出了凈零排放承諾。“能源電氣化,電氣綠色化”也是邁向碳中和的重要戰(zhàn)略,因此發(fā)展新能源汽車不僅是我國(guó)從汽車大國(guó)邁向汽車強(qiáng)國(guó)的必經(jīng)之路,也是應(yīng)對(duì)氣候變化、推動(dòng)綠色發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。

電池是電動(dòng)汽車的動(dòng)力來(lái)源,其容量及能量密度影響著汽車的續(xù)航,其品質(zhì)影響著汽車的安全性能。如何避免應(yīng)用中的電池過(guò)度充、放電,改善電池組中各單體電池的不對(duì)稱性,提高電池組的效率,延長(zhǎng)其使用壽命都是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。電池管理系統(tǒng)(Battery Management System, BMS)作為連接電動(dòng)汽車電池組、整車系統(tǒng)和電機(jī)的重要橋梁,通過(guò)與動(dòng)力電池緊密結(jié)合的傳感器,對(duì)電池的電壓、電流、溫度等進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車電動(dòng)系統(tǒng)的全面管理。

總之,作為電池系統(tǒng)的核心,BMS在電動(dòng)汽車中扮演著重要的角色。對(duì)BMS關(guān)鍵技術(shù)的探究具有重要意義。

一、BMS的功能模塊

圖片11111 

圖1 BMS功能一覽

BMS是動(dòng)力電池的中樞,負(fù)責(zé)管理、維護(hù)、監(jiān)控電池各個(gè)模塊,肩負(fù)著安全保護(hù)、提高能量利用率、延長(zhǎng)電池使用壽命、幫助電池正常運(yùn)行的重任。

BMS主要的功能包括:電池物理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、電池狀態(tài)估計(jì)、在線診斷與預(yù)警、充放電與均衡管理、熱管理及安全保護(hù)等等。

二、功能核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)

1、電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)

BMS要實(shí)現(xiàn)諸多功能,首先得實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、電流、溫度等電池物理數(shù)據(jù)的采集。

1.1、電壓監(jiān)測(cè)

電動(dòng)汽車電池由幾千節(jié)單體電池經(jīng)過(guò)并聯(lián)、串聯(lián)組成,以滿足汽車對(duì)電壓及容量的要求。因此每只電池的狀態(tài)變化都會(huì)影響電池組的性能。電壓是反應(yīng)電池運(yùn)行狀態(tài)的重要參數(shù),因此必須對(duì)電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

GB/T 38661-2020(電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件)對(duì)電壓檢測(cè)精度有明確的要求,如圖2所示:

圖片222222 

圖2 GB/T 38661-2020對(duì)電壓監(jiān)測(cè)的要求

BMS主要利用專用的電池電壓監(jiān)測(cè)芯片對(duì)多單體電池的電壓進(jìn)行采集測(cè)量,也就是AFE芯片(Analog Front End)。目前市場(chǎng)占比較大的廠商有:ADI、ST、TI、NXP等。

以ADI的LTC6811為例,圖3是推薦采樣電路圖:

圖片222 

圖3 LTC6811推薦采樣電路

其中電池單體通過(guò)串聯(lián)的方式依次疊加,采樣芯片與電池連接如圖所示,并且由100Ω的串阻及10nF的電容組成RC電路進(jìn)行濾波,實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的采集。

由于芯片處理的是數(shù)字信號(hào),而采集到的信號(hào)是模擬信號(hào)。所以LTC會(huì)通過(guò)ADC(Analog To Digital Converter,模數(shù)轉(zhuǎn)換器)將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、儲(chǔ)存及顯示。

1.2、溫度監(jiān)測(cè)

溫度對(duì)電池性能的影響是最大的,反映在電池容量、電壓和使用壽命上:溫度降低,電池內(nèi)阻加大,電池化學(xué)反應(yīng)速度放慢,導(dǎo)致電池功率和能量輸出下降;溫度升高,則會(huì)加劇電池內(nèi)部的反應(yīng)速度,但是較高的溫度會(huì)破壞電池內(nèi)部的化學(xué)平衡,影響電池的使用壽命。

一般來(lái)說(shuō),鋰離子電池適宜的工作溫度為15°C~35°C,而電動(dòng)汽車的實(shí)際工作溫度為-30°~50°C。因此需要根據(jù)電池的溫度進(jìn)行散熱或者供暖,也就是汽車的熱管理。所以精確采集電池溫度是及其重要的。

GB/T 38661-2020中對(duì)溫度監(jiān)測(cè)精度的要求如下:

圖片3333 

圖4 GB/T 38661-2020對(duì)溫度監(jiān)測(cè)的要求

對(duì)電池的溫度采樣電路,基本都是通過(guò)ECU測(cè)量外置的NTC電阻阻值,然后根據(jù)R-T曲線轉(zhuǎn)換成電池的溫度值。

NTC溫度傳感器主要以Mn、Cu等金屬元氧化物為材料,經(jīng)過(guò)陶瓷和半導(dǎo)體計(jì)算結(jié)合制成,其工作原理是:溫度較低時(shí),復(fù)合材料載流子數(shù)目少,電阻值較高,當(dāng)溫度升高時(shí),載流子的數(shù)目相應(yīng)增加,電阻對(duì)應(yīng)降低,其R-T曲線如圖5所示。

 

圖5 不同溫度系數(shù)的熱敏電阻R-T曲線

由圖5可以看出R-T曲線并直線對(duì)應(yīng)關(guān)系,在低溫中阻值變化較大,高溫變化較小,測(cè)量時(shí)會(huì)有較大的誤差,所以需要在工作電路中加入三極管,使測(cè)量精度更高,工作電路如圖6所示:

圖片5555 

圖6 溫度采樣原理圖

在低溫時(shí),傳感器電阻值大,線路中僅10kΩ接通,三極管截止。此時(shí)傳感器電阻值與10kΩ電阻阻值接近,因而測(cè)得數(shù)值更為準(zhǔn)確;在高溫時(shí),傳感器電阻值變小,屆時(shí)阻值遠(yuǎn)小于10kΩ,ECU使三極管導(dǎo)通,電路通過(guò)1kΩ電阻與三極管串聯(lián)后和10kΩ電阻并聯(lián),經(jīng)過(guò)傳感器搭鐵,此時(shí)阻值與1kΩ相近,這樣即使溫度升高也能保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

1.3、電流監(jiān)測(cè)

汽車動(dòng)力電池的充電、放電功率都是非常大的,在BMS工作時(shí),總電流是需要特別關(guān)注的參數(shù)之一。當(dāng)發(fā)生短路、過(guò)流故障時(shí),電流的檢測(cè)就是保護(hù)電池的第一道屏障。電流的監(jiān)測(cè)相比電壓跟溫度不同。在數(shù)量上,整個(gè)動(dòng)力電池系統(tǒng)中只有一個(gè)總電流的信息需要監(jiān)測(cè);l在頻率上,電流采樣的頻率會(huì)非常高以滿足SOC(State Of Charge,電池荷電狀態(tài))評(píng)估的要求。

GB/T 38661-2020中對(duì)電流精度監(jiān)測(cè)的要求如下:

圖片6 6666 

圖7 GB/T 38661-2020對(duì)電流監(jiān)測(cè)的要求

目前應(yīng)用在BMS中的電流采集方案有兩種:一種是采用分流器,根據(jù)最基本的電壓電流關(guān)系來(lái)進(jìn)行測(cè)量;另一種是基于電流傳感器的電流監(jiān)測(cè),其中分為霍爾傳感器和磁通門(mén)傳感器。

1.3.1、分流器方案

分流器方案是在電池工作回路中串聯(lián)一個(gè)分流電阻,然后通過(guò)測(cè)量?jī)啥说膲航翟俑鶕?jù)歐姆定律計(jì)算回路電流,其原理圖如下:

圖片7777 

圖8 分流器測(cè)電流原理圖

其中的分流電阻是一個(gè)阻值非常小的電阻,市面上主流為0.1mΩ、0.15mΩ,而電動(dòng)汽車的工作電流一般為500A,測(cè)量的壓降往往在50mV以下,所以需搭配放大電路使用。

1.3.2、傳感器方案

傳感器方案分為霍爾傳感器和磁通門(mén)傳感器,均為間接式測(cè)量方案。下圖是霍爾電流傳感器的原理圖:

圖片888圖      

圖9 霍爾電流傳感器原理圖

霍爾電流傳感器是基于霍爾效應(yīng)原理進(jìn)行工作的。當(dāng)原邊線路通過(guò)電流時(shí),電流會(huì)在磁芯上產(chǎn)生磁通量,在磁芯間隙中,霍爾元件的載流子受到洛侖茲力的影響,使運(yùn)動(dòng)的軌跡發(fā)生偏移,并在材料的兩端產(chǎn)生電荷累積,形成垂直于電流方向的電場(chǎng)。也就是說(shuō)當(dāng)有原邊電流通過(guò)時(shí),霍爾元件會(huì)產(chǎn)生一個(gè)mV級(jí)的感應(yīng)電壓,再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器等電子電路,轉(zhuǎn)化成副邊電流,從而計(jì)算出原邊電流。

磁通門(mén)電流傳感器是利用被測(cè)磁場(chǎng)中高導(dǎo)磁鐵芯在交變磁場(chǎng)的飽和激勵(lì)下,其磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的非線性關(guān)系來(lái)測(cè)量電流的一種方式,工作原理如下圖:

 

圖片99999圖片1000    

 

圖10 磁通門(mén)電流傳感器原理圖

磁通門(mén)電流傳感器工作時(shí),其中的芯片會(huì)發(fā)出一個(gè)固定的高頻率交流方波,使磁芯處在一個(gè)往復(fù)飽和的狀態(tài);當(dāng)被測(cè)電流為0時(shí),則檢測(cè)線圈輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)只含有激勵(lì)波形的奇次諧波,波形正負(fù)上下對(duì)稱(如圖 10 右上方波形);當(dāng)由被測(cè)電流不為0時(shí),被測(cè)電流會(huì)在磁芯中產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng),這個(gè)磁場(chǎng)會(huì)與激勵(lì)信號(hào)的磁場(chǎng)疊加或抵消,疊加時(shí)使磁芯提前飽和,抵消時(shí)使磁芯延遲飽和,導(dǎo)致副邊感應(yīng)電流發(fā)生偏置(如圖10右下方波形),此振幅差與被測(cè)電流成比例關(guān)系,因此通過(guò)測(cè)量此振幅差來(lái)計(jì)算被測(cè)電流。

以上就是目前應(yīng)用較多的電流檢測(cè)方案,他們各有優(yōu)缺點(diǎn):

分流器擁有精度高、溫漂小、價(jià)格低及輸出頻率高等優(yōu)點(diǎn),但是不足的地方首先是會(huì)產(chǎn)生熱損耗。假設(shè)電流為500A,會(huì)產(chǎn)生約25W的發(fā)熱功率,這對(duì)PCBA來(lái)說(shuō)是較大的發(fā)熱,需要良好的散熱設(shè)計(jì)。隨著電動(dòng)汽車?yán)锍倘萘刻嵘?,汽車的電流上限?huì)提高,其發(fā)熱損耗也會(huì)加大;其次是隔離問(wèn)題,由于分流器是串聯(lián)進(jìn)主電路的,因此需要增加隔離器件對(duì)低壓供電和CAN信號(hào)傳輸電路進(jìn)行進(jìn)行隔離保護(hù),導(dǎo)致成本上升。

霍爾電流傳感器擁有價(jià)格低、響應(yīng)快、電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),但是由于實(shí)際使用上輸入輸出曲線并非完全的線性關(guān)系,因此在精度方面會(huì)比另外兩種差。特別是在小電流測(cè)量時(shí),誤差凸顯比較明顯。

磁通門(mén)電路傳感器上限電流可以做到很大,并且受溫度影響小、發(fā)熱小、精度高,可以為BMS提供電流保護(hù)及SOC計(jì)算支持,也是目前市場(chǎng)上最受歡迎的方式。缺點(diǎn)是會(huì)受外部磁場(chǎng)的干擾,因此需要在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮磁干擾。

各個(gè)方法的特點(diǎn)總結(jié)入下表:

圖片11 11 11 

 

2、電池狀態(tài)分析

SOC(State Of Chanrge,電池荷電狀態(tài))和SOH(State Of Health,電池健康狀態(tài))是電池系統(tǒng)中的2個(gè)重要參數(shù),為電池安全保護(hù)、充放電控制、熱管理等功能提供參考,因此精確及時(shí)的獲取SOC/SOH信息對(duì)于提高電池壽命和保障電池安全至關(guān)重要。然而,作為電池內(nèi)部參數(shù),SOC特別是SOH無(wú)法被直接且準(zhǔn)確的測(cè)量,只能通過(guò)處理電池的電氣特性,對(duì)SOC/SOH進(jìn)行估計(jì)。

2.1、SOC的估計(jì)

SOC是反映電池當(dāng)前可用容量占最大可用容量百分比的一個(gè)參數(shù),計(jì)算公式為:

圖片12 

SOC就是我們常說(shuō)的剩余電量,它的估算方法一般有直接法跟間接法,具體如下圖所示:

圖片  1  3 

圖12 電池SOC估算方法

2.1.1 安時(shí)積分法

安時(shí)積分法是通過(guò)計(jì)算電池在充放電時(shí)測(cè)量電流對(duì)時(shí)間的積分來(lái)估計(jì)SOC的,計(jì)算公式如下:

圖片14 

式中:t0為初始時(shí)刻;tk=t0+k* Dt, Dt為采樣間隔;SOCk和SOC0分別為tk和t0時(shí)刻的SOC值;h為庫(kù)倫效率;Ik-1為k-1時(shí)刻的電流。

舉個(gè)例子, 1組容量為100Ah的電池能夠以100A電流放電1個(gè)小時(shí)。假如以50A電流放電1個(gè)小時(shí),則SOC就為50%,那再以50A電流放電半個(gè)小時(shí),則SOC就為25%。也就是通過(guò)能量守恒計(jì)算SOC,所以電流的采樣精度越高、采樣時(shí)間越快,那SOC的估算就越準(zhǔn)確。

但是從計(jì)算公式中不難看出,其中誤差點(diǎn)也很明顯:

1、SOC初始值,由于電池的啟停是隨機(jī)的,其起始和終止的狀態(tài)無(wú)法確定,并且隨著電池老化或者環(huán)境變化,會(huì)導(dǎo)致電池最大可用容量發(fā)生變化,因此很難獲得準(zhǔn)確的SOC初始值;

2、由于電流在運(yùn)行中不是恒定的,采集過(guò)程中的誤差會(huì)由于積分計(jì)算不斷累積,導(dǎo)致SOC的誤差逐漸增大,因此需做類似滿充的矯正措施;

2.1.2、開(kāi)路電壓法

開(kāi)路電壓法是一種查表法,根據(jù)測(cè)量到的電壓,在SOC-OCV關(guān)系表中找到對(duì)應(yīng)的SOC,部分SOC-OCV關(guān)系表如下圖:

圖片15 

圖13 SOC-OCV關(guān)系表

該方法在實(shí)際應(yīng)用中主要會(huì)受到以下限制:

1、不同電池的SOC-OCV關(guān)系是不同的,需找到對(duì)應(yīng)的關(guān)系圖才能找出對(duì)應(yīng)SOC;

2、此方法需要在電池處于平衡狀態(tài)時(shí)精度才高,要達(dá)到令人滿意的平衡狀態(tài),電池需進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的靜置;

3、有些類型的SOC-OCV關(guān)系在中部曲線非常平緩,導(dǎo)致很小的OCV誤差也能導(dǎo)致很大的SOC誤差。

4、電池老化及工作環(huán)境也會(huì)對(duì)SOC-OCV曲線有影響。

目前SOC主流的估計(jì)方法是安時(shí)積分法跟開(kāi)路電壓法聯(lián)合使用,再結(jié)合濾波、模型、溫度等矯正方式進(jìn)行測(cè)算。

2.1.3、基于模型的方法

基于模型的方法首先建立電池?cái)?shù)學(xué)模型,根據(jù)輸入信號(hào)計(jì)算模型輸出值,然后與實(shí)際值進(jìn)行比較,不停的更新模型狀態(tài)跟系統(tǒng)狀態(tài),給出SOC估計(jì)結(jié)果。不同的電池、不同的電路需要建立的模型不一樣,導(dǎo)致此方法計(jì)算量較大。此方法目前也是主要的發(fā)展方向。

2.1.4、機(jī)器學(xué)習(xí)方法

機(jī)器學(xué)習(xí)的方法是通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法擬合測(cè)量信號(hào)(電壓、電流、表面溫度等)與SOC的關(guān)系,根據(jù)測(cè)量信號(hào)直接對(duì)電池SOC進(jìn)行估算。

此方法需要大量的數(shù)據(jù)及計(jì)算,對(duì)硬件算力要求較高。出于成本的考慮,目前該方法的應(yīng)用面較窄。

2.2、SOH的估算方法

SOH是用來(lái)評(píng)估電池老化或衰退程度的一個(gè)重要指標(biāo),該參數(shù)以百分比的形式表示健康狀態(tài),新電池的SOH為100%。其中電池容量和內(nèi)部阻抗是計(jì)算電池SOH的常用指標(biāo),一般電池SOH低于80%就應(yīng)該更換了。

3、電池能量控制

電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置,在現(xiàn)代社會(huì)生活中的各個(gè)方面發(fā)揮有很大作用,其中核心是能量的存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化,也就是電池的充放電過(guò)程。

3.1、電池的充電原理

以單節(jié)鋰電池為例,電池的充電過(guò)程可以分為四個(gè)階段:恒流預(yù)充、大電流充電、恒壓充電以及充電終止。

恒流預(yù)充:用于電池完全放電后恢復(fù)性充電,避免大電流充電對(duì)電池壽命產(chǎn)生影響。

大電流充電:當(dāng)電池電壓上升到恒流充電閾值時(shí),即能提高充電電流,進(jìn)入快速充電階段,電壓會(huì)隨著充電進(jìn)行快速升高,直至電壓達(dá)到額定電壓。

恒壓充電:當(dāng)電池電壓上升到額定電壓時(shí),采取恒壓充電,電流根據(jù)電芯的飽和程度,隨著充電時(shí)間慢慢減少。

充電終止:當(dāng)電流強(qiáng)度減少到0.01C時(shí),認(rèn)為充電可以終止。

電池組的充電過(guò)程與其類似,區(qū)別是電動(dòng)車電池組是由電池串聯(lián)及并聯(lián)組成的,需要采取均衡充電方法,在各單體電池上加上并聯(lián)均衡電路,起分流作用。當(dāng)某個(gè)電池先充滿時(shí),均衡裝置能阻止電池過(guò)充,將多余的能量轉(zhuǎn)化為熱能,并繼續(xù)對(duì)未充滿的電池充電。

3.2、電池均衡管理

電動(dòng)車電池組是由多個(gè)電池組成的,由于生產(chǎn)過(guò)程或者使用損耗等問(wèn)題,各電芯的電量多少都會(huì)存在差異,其影響會(huì)導(dǎo)致相對(duì)較快充滿的電池過(guò)充,由于保護(hù)電路的純?cè)?,未充滿的電池將會(huì)停止充電,造成容量丟失,而放電時(shí)為了避免電池過(guò)放,保護(hù)電路會(huì)在出現(xiàn)容量低于設(shè)置值的電池時(shí)切斷供電,也會(huì)造成容量丟失,也就是“木桶原理”,因此,為了保持電池的一致性,則需要對(duì)電池組做均衡管理。

其中均衡分為被動(dòng)均衡跟主動(dòng)均衡:

被動(dòng)均衡一般采用電阻放電,使較高電量單體放電至較低電量的單體一致。這種方法電路簡(jiǎn)單可靠,也是目前市場(chǎng)應(yīng)用較多的方法??紤]到目前電動(dòng)汽車的電池一致性越做越好,電池在長(zhǎng)時(shí)間使用后的散差其實(shí)很小,因此被動(dòng)均衡的性價(jià)比較高;

主動(dòng)均衡則是利用電容、電感或者DC-DC實(shí)現(xiàn)均衡。其原理是將高電量單體的能量放到電容等儲(chǔ)能元件進(jìn)行儲(chǔ)存,再控制儲(chǔ)能元件連接低電量單體進(jìn)行充電。主動(dòng)均衡具備電能利用率高、均衡速度快等優(yōu)點(diǎn),但是存在均衡電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高以及可靠性低等問(wèn)題,目前有著較高的技術(shù)壁壘。

4、電池安全保護(hù)

電池保護(hù)是BMS的核心功能,保障電池在常態(tài)及工作狀態(tài)下都能安全運(yùn)行,通常由保護(hù)電路板和PTC等電流器件協(xié)同完成。保護(hù)板是由電子電路組成,在-40℃至+85℃的環(huán)境下時(shí)刻準(zhǔn)確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流,及時(shí)控制電流回路的通斷;PTC在高溫環(huán)境下防止電池發(fā)生惡劣的損壞。

4.1、過(guò)充過(guò)放保護(hù)

電池在充電前期為恒流充電,隨著充電過(guò)程,電壓會(huì)上升到額定電壓,之后轉(zhuǎn)為恒壓充電,使充電電流逐漸降低,當(dāng)電池的充電電路失去控制,會(huì)使電池壓超過(guò)額定電壓后繼續(xù)恒流充電,此時(shí)會(huì)導(dǎo)致電池電壓繼續(xù)上升,電池的化學(xué)副反應(yīng)將會(huì)加劇,造成電池?fù)p壞等安全問(wèn)題;當(dāng)電池加入過(guò)充保護(hù)功能時(shí),實(shí)時(shí)電壓超過(guò)額定電壓時(shí),IC首先會(huì)發(fā)出告警,提醒切斷電流,如上升到一定電壓,IC將會(huì)發(fā)出信號(hào),強(qiáng)制斷開(kāi)充電電路,并且控制電池對(duì)外進(jìn)行放電。

放電保護(hù)原理也類似,當(dāng)電池電壓降低至告警值,保護(hù)電路會(huì)發(fā)出信號(hào)提醒電量過(guò)低,當(dāng)放電至限制電壓時(shí),保護(hù)電路將發(fā)出信號(hào)使電路切斷,保證電池電壓不再降低,由于保護(hù)電路也是由電池進(jìn)行供電的,因此保護(hù)電路需設(shè)計(jì)低功耗模式,供電池電量過(guò)低時(shí)使用。

4.2、過(guò)流保護(hù)

由于電池的化學(xué)特性,電池放電電流強(qiáng)度最大不能超過(guò)2C,當(dāng)超過(guò)此電流值時(shí)將會(huì)導(dǎo)致電池永久性損壞或者出現(xiàn)安全問(wèn)題。下圖是BMS電流采集原理圖。為了保證信號(hào)的精度,傳感器的輸出信號(hào)一般都為電壓信號(hào),控制IC會(huì)對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行處理。當(dāng)電路中的電流達(dá)到設(shè)置值時(shí),IC會(huì)輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào),切斷輸出回路,起到保護(hù)電池的作用。

圖 

圖14 磁通門(mén)電流傳感器在BMS保護(hù)的應(yīng)用

4.3、溫度保護(hù)

電池組熱管理是BMS的重要功能之一,其作用是使電池組能保持在合適的溫度下工作,充分發(fā)揮電池組最佳工作狀態(tài)。調(diào)整策略包括冷卻、加熱及溫度均衡等。冷卻和加熱是針對(duì)外部環(huán)境溫度對(duì)電池可能造成的影響來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,溫度均衡則是減少電池組內(nèi)部的溫度差異,防止部分電池過(guò)熱造成壽命快速衰減。

汽車動(dòng)力電池的冷卻模式主要分為風(fēng)冷、液冷和直冷三大類。風(fēng)冷是利用自然風(fēng)或者車內(nèi)制冷風(fēng)流經(jīng)電池表面達(dá)到換熱冷卻的效果;液冷是利用專用的冷卻液管路來(lái)加熱或者冷卻動(dòng)力電池,目前這種方式是主流的方式,能同時(shí)起到冷卻跟加熱的作用;直冷系統(tǒng)則是使用制冷劑對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行冷卻。

5、電池信息管理

BMS對(duì)電池參數(shù)、告警,都需要傳輸給對(duì)應(yīng)的處理器,進(jìn)行顯示或者儲(chǔ)存。使用在電動(dòng)汽車上的傳輸方式主要為CAN(Controller Area Network,控制器局域網(wǎng)總線技術(shù)),主要用于汽車上各種傳感器數(shù)據(jù)的傳遞。

 

Magtron采用磁通門(mén)原理打造高性價(jià)比、高精度、低零飄、高采集頻率的電流傳感器CSM系列,可用于電動(dòng)汽車BMS系統(tǒng)。由公司自主研發(fā)的SoC芯片也可以為客戶提供專有的技術(shù)解決方案,滿足各項(xiàng)車規(guī)標(biāo)準(zhǔn),基于市場(chǎng)實(shí)時(shí)的最新需求,不斷升級(jí)完善,致力于解決工業(yè)、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能行業(yè)等各項(xiàng)電流、漏電流采集問(wèn)題,為各行業(yè)電力設(shè)備保駕護(hù)航。

圖片11 11 11

參考文獻(xiàn):

[1].李沂洹.《鋰離子電池荷電狀態(tài)與健康狀態(tài)估計(jì)方法》

[2].朱永康.《BMS中傳感器的應(yīng)用與技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)》

[3].倪紅軍.《電池管理系統(tǒng)電壓采樣電路的設(shè)計(jì)與研究》

[4].GB/T 38661-2020.《電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件》

[5].GB/T27930.《電動(dòng)汽車非車載傳導(dǎo)式充電機(jī)與電池管理系統(tǒng)之間的通訊協(xié)議》

[6].李林琳.《鋰電池管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)》

[7].董艷艷.《純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)》


 
 
[ 新聞搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告訴好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 違規(guī)舉報(bào) ]  [ 關(guān)閉窗口 ]

 
0條 [查看全部]  相關(guān)評(píng)論


網(wǎng)站首頁(yè) | 關(guān)于我們 | 聯(lián)系方式 | 使用協(xié)議 | 版權(quán)隱私 | 網(wǎng)站地圖 | 排名推廣 | 廣告服務(wù) | 網(wǎng)站留言 | RSS訂閱 | 滬ICP備16055099號(hào)-3

充電樁網(wǎng) 版權(quán)所有 © 2016-2018 咨詢熱線:021-6117 0511  郵箱:sina@heliexpo.cn 在線溝通:

本網(wǎng)中文域名:充電樁網(wǎng).本站網(wǎng)絡(luò)實(shí)名:充電樁網(wǎng)-最專業(yè)的充電樁行業(yè)信息網(wǎng)站