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    BMS涉及到的高压电路概览

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    发表于 2022-11-29 10:55:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
    这几天出差到北方转了下,很久没有在这个季节回北方了,满眼都是熟悉的杨树与柳树,而且早晚气温凉爽,想家了。

    qw1.jpg

    BMS硬件电路上面比较核心的部分就是高压电路,也是BMS设计上的难点与要点;电压一升高,不仅仅是一个数学意义上面的简单增加,实际带来很多种考量与要求。

    那么,多高的电压是高压呢?

    在国标18384中,定义了B级工作电路的概念,这个就是目前能遇到的动力电池实际的电压上限,也就是本领域内定义的高压。

    qw2.jpg

    BMS涉及到的高压功能电路有以下几种,下面一一罗列介绍。

    qw3.jpg

    1、高压检测

    这个功能就是总电压采样,它是最基本也是最重要的功能,目的是提供电池基本状态监测最基本的数据。

    总电压采样的原理基本各个厂家都大同小异:使用电阻对电池包的高压进行分压,采集某个电阻上面分压之后的电压值,再换算成总电压值。

    也有另一种检测方法:使用单体电压值进行累加,这个值更加精确。

    这两种方法一般都会同时使用,实现冗余检测。

    qw4.jpg

    2、绝缘检测

    这个功能用来检测电池包的正、负极处对整车车身地之间的绝缘状态,目的是为了保证人的安全。

    qw5.jpg

    正常情况下,高压动力电池对车身地是完全绝缘的,但由于老化、使用环境恶劣等问题,可能会造成动力电池正极或负极对车身地形成漏电回路,造成车身带电,危害人身安全。

    在国标GB/T 18384.1中也推荐了中检测的方法(如下图):简单来讲,就是通过人为地增加已知阻值的并联电阻,通过列方程来计算得到;需要注意的是电池包对车身地的Y电容对检测时间的影响。

    qw6.jpg

    上面这种方法也叫电桥法,还有一种方法叫做脉冲注入法,后面有机会详细再探讨。

    3、继电器粘连检测

    高压继电器是用来控制电池充放电的开关,这个粘连检测功能就是为了识别继电器是否存在故障,导致不可控(不能闭合或不能断开)。

    检测的方法也是大同小异(下图来源于科列的专利),通过检测继电器前后的电压来识别其导通或者断开的状态;通常,总电压检测与粘连检测功能是合在一起的。但随着继电器数量的增加,检测电路与诊断逻辑越来越复杂,而且负极的继电器粘连检测也一直是个难点。

    qw7.jpg

    另外,继电器驱动电路前面有专门分享过它的低压部分的保护电路(见文末链接)。

    4、高压互锁

    高压互锁功能前面有详细地专门写过一篇文章(见文末链接),这里不再赘述。

    5、总电流检测

    总电流检测的功能看名字就知道是啥,实现方法主要有两种,一是使用霍尔传感器,二是使用分流器。



    二者各有特点,其中,霍尔传感器又分了几种类型,例如磁通门,也是目前经常见到和使用的类型;分流器主要考虑其温漂和发热带来的精度和使用影响。

    还有就是功能安全的考虑,该如何选取检测方法,如何设计硬件架构。

    6、高压上电预充

        高压预充功能前面也有专门的写过(见文末链接),不赘述。

    总结:

    最近都没有怎么介绍高压的内容,本篇算起个头,先总结性地概括介绍所有涉及到的高压功能电路,别看我说的简单,每一个功能详细展开后,有很多麻烦的事情,后面要好好总结一下高压电路涉及到的知识点。

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