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1 # 相依暖陽
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一、BMS是什麼?
BMS全稱BATTERY MANAGEMENT SYSTEM,電池管理系統。BMS是電池與用戶之間的紐帶,其主要目的是提高電池的利用率,防止電池的過度充電和放電。
二、BMS要實現哪些功能?
一般對電池管理系統BMS而言,需要實現以下幾個功能:
對電池組的工作狀態的監測與管理——單體和電池組的電壓監測、電流監測、溫度監測、SOC(荷電狀態State of Charge))估算,均衡控制等
對電池組異常狀態的管理——單體和電池組的過充、過放、過流、溫度超限、失衡等
對電池組故障的管理——傳感器丟失、單體故障等
三、BMS測試的必要性及測試方法
BMS是個功能特別複雜的電子設備。在其設計階段,需要對原型的功能進行驗證;在生產階段,需要對產品的功能進行測試;如果設備出現故障,需要進行檢修。在這些階段都需要有對應的測試設備來支持。
BMS的各項功能涉及到包括數據採集、數據通訊、過程控制等多種技術,需要用ADC、DIO、PWM、CAN、繼電器等多種端口和設備,功能和算法都比較複雜。為了對這些複雜的功能進行全面的測試(很多情況還要進行性能測試和評估),目前的測試方法主要有兩種:
1、通過實物進行測試:將被管理的電池組實物與BMS對接進行測試。
這種測試方法最直接,所有的測試參數都與實際情況一致,看似比較理想,但是從實際應用上來看還是存在比較多的問題:
測試時間長:電池組的充放電都會需要比較長的時間,在測試循環中需要等待的時間比較長,難以進行批量測試。
需要的輔助設備多:為了模擬各種環境狀態,需要大型恆溫箱等輔助設備。
調整參數困難:如果用於BMS單項功能的驗證和調試,在開始實驗之前要通過充電和放電來調整電池組的狀態。
可控性差:單體的容量、內阻等重要參數都會受到實物的限定,沒有調整空間。受制於電池組裝配工藝等多方面因素的影響,無法調整任意一個單體的SOC等運行狀態,另外隨著循環次數的增加,電池組自身的裝填也會發生變化。
存在安全隱患:電池組本身就是一個儲存了很大能量的裝置,這種測試方法雖測試人員的人身安全存在威脅。
能源消耗大:電池組的充電和放電需要很大的能源。
系統成本高:電池組自身價格比較高,尤其是大功率的電池組,相關的維護費用也比較高。
實際狀態未知:最致命的一點。電池組在工作中每個電池單體的電壓、溫度、均衡電流等參數的設定值是未知的,用戶只能獲取到相應的測量值,無法進行實際的對比。
綜上,這種實物測試的方法只適用於BMS在正常工作範圍內的表現,而不適合應用於BMS的開發調試和生產測試。
2、通過仿真電池組進行仿真和驗證
通過高精度的程控電池模擬器來仿真電池單體的電壓,並具有一定的電流輸出和吸收能力,仿真電池組的充電和放電過程。
通過高精度的程控電阻來仿真各種溫度傳感器。
通過高精度的DAC來仿真電流傳感器。
通過故障注入模塊模擬電壓採樣過程中斷線等故障。
通過開關板卡控制各路信號的輸入、輸出。
通過數字IO、DAC、CAN總線通訊模塊、程控電源能複製設備實現其它功能端口的仿真以及BMS的通訊。
這種方法基於成熟的計算機技術以及測試儀器硬件平台,能夠通過軟件快速調整電池組的工作狀態,提高測試效率和安全性,擴展方便。如果對多種BMS進行測試的話,成本優勢更加明顯,非常適合BMS開發以及大批量的生產測試。
回覆列表
以下為bms性能評估和測試方法
1、平衡橋法:在正極絕緣電阻(RP)和負極絕緣電阻(RN)分別並聯一個較大的檢測電阻,當一側絕緣電阻變低時,都會迅速拉低該側的電壓,從而可檢測出故障及電阻值。平衡橋法在單側絕緣電阻顯著降低後能快速檢測出故障,但對於雙極對地都降低也無法識別出故障。
2、不平衡橋法:相對於平衡橋法在每一側增加了一路開關和一個電阻,通過交替切換兩側的開關改變兩極對地的等效電阻,得到正、負極檢測電阻上不平衡的檢測電壓,從而計算出正負極的絕緣電阻,正負極檢測電阻上的電壓隨著開關切換週期變化,當某一極絕緣電阻變低時該側檢測電阻電壓變小,對應另一側檢測電阻的電壓變大。優點是能準確的檢測正負極的絕緣電阻,缺點是切換開關後電路需要等待一段時間達到穩態,相對來說檢測時間長。
3、交流電注入法:在某一極的絕緣電阻並聯一個週期正負切換的交流電壓和檢測電阻,檢測通過檢測電阻的電流可計算絕緣電阻,該方法能快速準確檢測出故障但不能判斷是哪一極故障,且成本較高。
4、電流傳感法:分別在正負極絕緣電阻並聯一個檢測電阻,分別檢測流經兩個檢測電阻的電流,正常情況下兩個電流相等,當出現絕緣故障時電流不相等,從而可計算出絕緣電阻,且發生絕緣故障一側的檢測電流變。缺點是成本高,且兩極都發生絕緣故障絕緣電阻等比例降低時無法計算