BMS采集電芯的電壓精度是有要求的;無論是自測,還是客戶驗收,我們都需要一個比較準的基準源來檢測我們的硬件精度,驗證是否滿足需求,如果使用電池去做為基準源的話,一是調整電壓比較麻煩,二是電池的電壓會逐漸變化,三是不安全,測試時需要格外小心。
所以就出現了電池模擬器,基本的功能就是可以人為任意設置目標電壓值,并且精度穩定,有一定的帶負載能力,滿足測量要求。
我還記得當時剛剛工作時,跟著師傅做的一個板子就是電池模擬器工裝,當時做的功能比較簡單,就直接一個DA輸出。
但現在市場上已經有大量成熟的產品了,可以滿足測試的各種需求:
實際我們使用電池模擬器更多地用來模擬電芯電壓和溫度、模擬均衡和故障模擬等功能,而其他像什么模擬真實電池的充放電過程,這個其實我是感覺不太靠譜的。
下面來分析選用電池模擬器的幾個關鍵需求。
1、模擬電芯電壓
這個是重要的需求,首先要決定需要多少路的電壓模擬通道,一般的產品都在12路以上,這個根據產品需求提就好。
通道之間是互相電氣隔離的,如果要串聯,則需在外面通過線束連接實,通過DA芯片來設置輸出目標電壓,然后通過AD芯片來采集反饋端的輸入電壓,形成閉環系統,實時調整輸出電壓,提供輸出精度;所以一般的模擬器電壓輸出都有四條線:兩條輸出線,兩條采樣線。
關于電壓精度,其實這個也和AFE有關,同一個電池模擬器,用兩個廠家的AFE采集到的結果可能是有1mV以上的偏差。排除這些干擾因素,我認為精度要在1mV以下才能滿足通用的需求(尤其是產線生產時)。
一般廠家都會給出它的精度參數如下圖,主要根據設定分辨率和設定精度這兩個參數去選擇合適的產品。
2、模擬溫度
溫度模擬比較常用、也比較有效的方案就是電阻陣列,如下圖所示;我們根據實際的NTC阻值表,確定需要的電阻阻值范圍。
模擬器在每個阻值檔位上面都設置了本檔位阻值1、2、4、8倍數的四個電阻,然后根據這四個電阻的拼湊,可以進一步得到本檔位內任意一個電阻值;這樣的話,不同檔位之間再進行拼湊,就可以得到我們想要的任意阻值。
應用中需要注意的就是BMS中的每一個溫度采樣通道,要配置單獨的溫度模擬電阻,不同通道之間不能共用,否則會造成內部分壓而采集偏差。
3、模擬均衡
電池模擬器也要有一定的輸出能力,包括拉電流、灌電流兩種,用來模擬電池均衡功能。
如果一個模擬器同時給多個AFE并聯使用,那么模擬器的輸出能力要選取更大一些,基本上要到幾安培左右;如果選取的輸出電流太小,則在測試時會出現各種各樣奇怪的問題。
總結:
有人質疑問:如果我用電池模擬器測試BMS,進而得到BMS精度滿足要求的結論后,這個結論是否能說明BMS在測試真實電池時,精度也是滿足要求的?這是個好問題,事實勝于雄辯,留給大家自己驗證了。
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