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动力电池管理系统

动力电池管理系统 ?电动?汽车?的安全性,?尤其是=动%力电池?的安全性,一直?以来都是∪消费者关注的重点。作…

动力电池管理系统

?电动?汽车?的安全性,?尤其是=动%力电池?的安全性,一直?以来都是∪消费者关注的重点。作为电£动车动?力电池系统⊕的&l?d?quo;大脑&rdq‖uo;,动?力电池管?理系统≤(BMS)的设计?和性能直接影响电动汽车的?使用∏和安全,÷产??品应?通?过EMC1测试,对于使?用中可能存在的过载、短路、浪涌、静电等≒具有完善的℅保护功能。BMS开发和生产?应符合I℃SO26262标准,其设计∮方法、安全技术、测?∧试方法以及需要达到的技术指标的?要求非?常严格。

本文引用地址:http:?//www.eepw.com.cn/article/201808∵/386785.htm

常规BMS系统框图如图1所示,主要由主控单元、从控单元、信?息采集单元、㏑信息传输及显﹢示单元等组成。在硬件设计过程中,为达成产品的高可靠㎎性和安﹢全性,在各功能区需要选择PPTC>、FUSE等被动保护器件以保护电子电路在?复杂电磁环境中的功能和安全。

图1:BMS系统框图

(1)控制单元电源输入保护

在电动汽车的使用过程中,其电子设备常常遭受瞬态脉冲mol骚扰源的干扰,其形态为各?种瞬变电压或者电路开断瞬?间的电弧等,可以影响电子设备的正常工作?或?造成设备??损坏。  ≦2ISO 76?37中规定㏒㏕的5种脉冲用以模拟现实使用环境中可能出现的瞬态电压变化,℉脉冲1、脉冲?2b及脉冲5属%于?高能量脉冲,﹣测试时较难通过?。设计上可以?通过选用 PPTC和?TVS实现电压钳位和限流㎞的作用,保护3下游电∽子电≡路的安全。PPTC由于其独特的电阻温度?特性,可以?在T?VS导通后,抑制电流,≌减小TVS的泻流时间,起到保护TV?S及后?级≧电∑路作用。由表1可以看出,PPTC与T?VS的″组合方案可以∞更好地帮助电子系统⊙抵御抛负载脉冲的影响∩。

表1:PPTC对抛负载测试的影响

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图2:PPTC在电子系统电源中的典型应用

动力电池管理系统

P?PTC 在汽车电子电路中的典型应用*电路如图2所示。PPTC的选用,不仅可以帮助系统?通过抛负载等脉冲干扰测试,还可以抑¢制μ系统过流和保护短路的情形。在实际设计选型??过程中,需要考虑电路的最高工作∴电压,最大工作电流、使用最高温度及尺寸封装。对于一些过流故障情况下的动作要求及高温下的保﹣持电流≈折减也要有充分的考虑。最后?3在?实际测试?中优化选-型参数,达到最优m的保护效果。TE Connectivity的Auto系列PPTC,适用于汽车相关产品的应用,您可以?通过查询官网或与我们直接?联系来?获得选型上的帮助。

(2≯)均?衡线束和采样线束保护

动力电池需要经由单体电芯串并联组成,?理想的情况下,电池包内使用的单体电芯应¤该在同一时?间采用相同的生产工艺制造出㎝来,??所有电芯㎡应具?有高度的一致性。然而,鉴于实际生产过程∷中的波动,即¬使对同一电池?包所采用的电芯进行一致性分组,单㎏体电芯间的差异仍然是客观存在的。另一方面?,由于动∟力电池包体?积较大,⊿不同位置的电芯的使用环境也存在差异。在单体×电芯串并成?组后,这些差№异还会由于各个电芯衰减的?不一致而进一步?变?大,从而使电池包的??寿命、可靠性及安全等诸多方面难以得到保证。?  BMS‰系统比较重要的?功能就包括对单体电芯电压等状态变量进行采样=,实时监控。同时,在单体电芯间出现不均衡?现♀象时,通过能量的转?移或消耗的方式?,使各串电池得以均衡。采样¥线束?和均衡?线束由于与∷电∠动汽车?电池直接相连,硬件上的任何短路◎都会造成电池的直接短路,而危?及使m用者∝的人身安全。±按照≠ISO26262的功能安全完整性等?级划分,应属于高级别,?设计时对功能安全要求§很高。

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㏄图3:Mod$el S在采?样均衡线束中的保护方案

成?熟的保护方案,通常是采用PPT?C或Fuse来保护采样及均衡线速的短路情·形。如图3℡所示某知名?电♂动汽车品牌Model S@车?型采⊥用Fuse对线束进行保护。※采用PPTC≥或Fuse的线束保护方案,在选型时,PPTC额定电压或Fuse分断电㈱压?的选取应考虑模?组最远端的线束短路情形;而P?PT′C保持电×流或F≮use的额∣定工作电流的确定需要充分+考虑最大工作电流及相?应﹥<的温度?折减,采样线路的工作电?流通常较小,对于均衡¥线∨路,考虑功耗的情形,目前主动均?衡电流最高?一般ml不超过2A,被动均衡电流?通常不超过1A。另外P?PTC的电阻压降对于采样线的影响?也需加以考﹤量√。°典型的应用示意图如图?4。

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图4:P?PTC、F∫USE在采样均衡线束中的典型应用

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考虑保护器件组装的情形,目前较多采*用表贴器件,置于BM?S板线㎜束入口处?。对于均衡£线束,一种更为理想的方式是采?用TE的St?r?ap P∥PT〒C,如LR4o系∈列。S ?trap PPTC的引脚为Ni⌒,比较容易焊接在电芯端子上,同时也易于与线?束连接。该保护方案,线束短路情况下,电池/会得到更为全面的保护。

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作者: mgnqyz

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