BMS需要收集电池的电压精度;无论是自检还是客户验收,我们都需要一个相对准确的基准源来检测我们的硬件精度,并验证它是否满足要求。如果我们使用电池作为基准源,首先,调整电压很麻烦,其次,电池的电压会逐渐变化,第三,它是不安全的,所以我们在测试时需要格外小心。
因此,有一个电池模拟器。最基本的功能是人工设置目标电压值,精度稳定,具有一定的负载能力,满足测量要求(如下图中常见的国外电池模拟器)。
我还记得我刚开始工作的时候,第一块板是电池模拟器的工装。当时的功能比较简单,所以我直接做了一个DA输出。
但是现在市场上有很多成熟的产品,可以满足各种测试需求。测试系统框架如下图所示(图片来源于NGI官网):
事实上,我们更多地使用电池模拟器来模拟电池电压和温度.功能如模拟平衡和故障模拟(下图来源于ETAS官网),还有其他模拟真实电池充放电的过程,其实我觉得不太可靠。
下面分析选择电池模拟器的几个关键要求。
1.模拟电芯电压
这是最重要的要求,首先要决定电压模拟通道需要多少路,一般产品都在12路以上,这是根据产品需求提出的。
通道之间相互电气隔离,如果要串联,则需要通过外部的线束连接。
电压模拟的原理如下图所示。DA通过芯片设置输出目标电压,然后通过AD芯片收集反馈端的输入电压,形成闭环系统,实时调整输出电压,提供输出精度;因此,一般模拟器的电压输出有四条线:两条输出线和两条采样线。
至于电压精度,其实这也和AFE相关,同一个电池模拟器由两个制造商使用AFE收集的结果可能是1mV以上偏差。排除这些干扰因素,我认为精度应该是1mV以下可以满足一般需求(特别是生产线生产时)。
一般厂家会给出精度参数如下图(来自下图)NGI官网),主要根据设定分辨率和设定精度这两个参数来选择合适的产品。
2.模拟温度
常用的温度模拟.更有效的方案是电阻阵列,如下图所示;根据实际情况,我们NTC电阻表,确定所需的电阻电阻范围。
模拟器在每个电阻值档位上设置本位电阻值1.2.4.四个电阻的8倍,然后根据四个电阻的拼凑,可以进一步获得本齿轮中的任何电阻值;这样,我们可以通过拼凑不同的齿轮来获得我们想要的任何电阻值。
下图中的电阻范围可以满足我们的实际需求。
应用中需要注意的是BMS在每个温度采样通道中,应配置单独的温度模拟电阻,不能共用不同的通道,否则会造成内部分压和采集偏差。
3.模拟均衡
电池模拟器还应具有一定的输出能力,包括拉电流.模拟电池平衡功能有两种填充电流(下图来自网络)。
如果一个模拟器同时给出多个模拟器AFE如果并联使用,模拟器的输出能力应选择更大,基本上约为几个安培;如果所选输出电流太小,在测试过程中会出现各种奇怪的问题。
总结:
有人问:如果我用电池模拟器测试BMS,进而得到BMS在精度满足要求的结论之后,这个结论能否解释BMS在测试真实电池时,精度也符合要求吗?这是个好问题,事实胜于雄辩,留给大家自己去验证。