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聊一聊BMS上的電池高壓采樣電路

09/25 13:47
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最近天氣轉(zhuǎn)涼了,其實晚上睡覺還是挺舒服的;上周家里有事,所以沒有時間更新,后面開始恢復正常。

這次聊一聊電池包的總電壓檢測電路,它是一個比較重要的功能,在技術(shù)條件里面也定義了一般的精度要求。

總電壓采樣的原理基本各個廠家都大同小異:即使用電阻分壓方式,再換算成總電壓值;也有另一種檢測方法:即使用單體電壓值進行累加,這個值更加精確,缺點是不能檢測繼電器外側(cè)的電壓。這兩種方法一般可能會同時使用,實現(xiàn)冗余檢測。

例如MODEL 3上面的總電壓采樣就使用電阻分壓方式。

關(guān)于電阻分壓采樣方案,里面有幾個內(nèi)容可以展開的。

分壓電阻的個數(shù)主要與電池包的電壓大小相關(guān),對于電阻來講,它有這樣幾個電壓參數(shù)(下圖來自于KOA官網(wǎng)):額定電壓、最大工作電壓以及最大過載電壓,除此之外還有一個耐電壓(主要指電極與絕緣層之間的耐壓);這里面其實還挺有意思的,你會發(fā)現(xiàn)隨著電阻阻值的增大,電阻兩端的額定電壓也會增大,但它有一個極限值,就是最大工作電壓。

例如下圖中YAGEO的AC系列電阻中,1206封裝的最大工作電壓為200V,那么我們將其使用在800V系統(tǒng)中的高壓采樣電路中時,最少要選取4個串聯(lián)。

  • 分壓電阻的阻值選取

阻值的選取規(guī)則一般沒有特別明確的要求,都是看實際應用,一般總阻值可達到幾MΩ級別;其中如果阻值選取太小的話,可能需要串聯(lián)更多的電阻,而且漏電流也會比較大;而阻值選取太大的話,可能造成采樣電路會變得敏感,容易受到干擾,例如試驗室測試中出現(xiàn)的工頻干擾等;所以有的廠家在采樣電阻上面做了點膠防護,防止?jié)駸岘h(huán)境造成電阻阻值變化(下圖來源于網(wǎng)絡(luò))。

  • 分壓電阻的精度溫漂選取

開頭也提到,電壓采樣的精度至少要達到±1%FS,那么分壓電阻的精度至少要優(yōu)于±1%才可以,常見選取±0.5%和±0.1%精度的;還有就是不知道大家有沒有注意到,1MΩ以上的電阻很少能找到±0.1%精度的,例如下圖中Viking的AR系列薄膜電阻,最大阻值只到1MΩ;廠家說因為電阻材質(zhì)的問題,所以電路中單個1MΩ的電阻比較常見;另外這里薄膜電阻更常見,因為它的溫漂會好很多,基本在50ppm以下,而厚膜電阻至少在100ppm以上。

對于電阻分壓的方案,目前還有一種集成的電阻產(chǎn)品,如下圖,來自于KOA的HVD系列高耐壓網(wǎng)絡(luò)電阻器,它將分壓電阻集成在塑封中,可以降低空間需求,降低濕熱環(huán)境對電阻的影響;但阻值、分壓比可能需要定制,可以定制很高精度的產(chǎn)品。

總結(jié):

關(guān)于高壓采樣,我是想到哪里就寫到哪里,其實最終的選型還是與需求相關(guān),如果不需要很高的精度的話,就有很多的選擇;以上所有,僅供參考。

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公眾號“新能源BMS”主筆,從事新能源汽車電池系統(tǒng)設(shè)計工作,具體為BMS硬件設(shè)計工作將近10年,在幾個大的主機廠都工作過;希望通過文字,把一些設(shè)計經(jīng)驗和總結(jié)分享給大家,共同成長。