電池仿真器在BMS均衡功能測試中的應(yīng)用

一直以來，對于電動車BMS技術(shù)路線的爭論，主要都是集中在BMS系統(tǒng)，該采用主動均衡，還是被動均衡技術(shù)。有人說被動均衡更適合當(dāng)前動力電池發(fā)展現(xiàn)狀，對電池的壽命影響較?。灰灿腥苏J(rèn)為主動均衡對提升電動汽車整體的運(yùn)營效果、駕駛體驗(yàn)有顯著的幫助。針對目前，國內(nèi)眾多車企及電池模組廠商均大力宣傳主動均衡技術(shù)，甚至當(dāng)時有廣泛流傳的言語，“主動均衡技術(shù)已領(lǐng)先國外產(chǎn)品，主動均衡已經(jīng)達(dá)到延長電池壽命30%，增加續(xù)航里程20%。”但放眼目前電動車電池管理領(lǐng)域市場，無論是HEV、還是PHEV，BMS系統(tǒng)均大多采用被動均衡技術(shù)。那么設(shè)計(jì)BMS該采用哪種均衡技術(shù)會更好？今天小編從BMS均衡功能測試說起。

新能源系統(tǒng)中，BMS的功能除了及時將電池單體的電壓、溫度等參數(shù)上報(bào)給控制系統(tǒng)外，還需要負(fù)責(zé)接收控制系統(tǒng)的命令，對電池組內(nèi)的各個電池單體之間的SOC均衡，以延長電池組的使用壽命，保證各電池單體在使用時的健康狀態(tài)。

嚴(yán)格說來，均衡(Balancing)指的就是通過單獨(dú)放電使各單體SOC達(dá)到一致，就是常說的被動均衡。而把SOC高的單體中的能量轉(zhuǎn)移到低SOC單體的方法叫重分配(Redistribution)，也就是常說的主動均衡。

被動均衡的方法看似把多余的能量消耗掉，有點(diǎn)浪費(fèi)。但是所需的電路簡單(最簡單的理解就是每個單體上接一個MOS開關(guān)一個電阻)，控制方便，體積小，價格便宜。如果算法得當(dāng)，可以達(dá)到對電池組很好的均衡控制效果。在電動乘用車上應(yīng)用的非常廣泛。

BMS測試系統(tǒng)一般架構(gòu)

1.均衡控制電路的有效性。 這個主要是測試BMS均衡電路的開關(guān)器件功能是否正常，可以通過BMS的軟件直接控制啟停每個單體的均衡，檢測仿真器的輸出電流以判定工作狀態(tài)

2. 均衡功能測試。這個與BMS的均衡算法高度相關(guān)。 最簡單的BMS通過單體電壓判斷均衡觸發(fā)條件?？梢酝ㄟ^軟件設(shè)定各仿真單體的輸出電壓，輪詢測試BMS的每個均衡端口，以保證全面測試。因?yàn)椴恍枰抡骐姵氐墓ぷ鬟^程，測試速度可以很快,稍精密的BMS會通過單體電壓、電流、溫度等因素對單體SOC進(jìn)行估算，根據(jù)估算的SOC進(jìn)行均衡控制。對這類BMS進(jìn)行測試，需要在匹配的電池仿真模型的控制下運(yùn)算產(chǎn)生單體電壓才能設(shè)定SOC。 更高級的BMS采用了分時均衡、降低均衡電流的算法。對這類BMS進(jìn)行測試除了要有完善的電池模型，還需要設(shè)定幾套典型的運(yùn)行工況，更多地是對仿真運(yùn)行過程進(jìn)行監(jiān)測和后期數(shù)據(jù)分析，以判斷均衡算法的有效性。

3. 安全性測試。測試BMS是否對需要報(bào)警或停機(jī)的狀態(tài)能夠有效監(jiān)測，

如BMS發(fā)現(xiàn)單體SOC一致性出現(xiàn)嚴(yán)重偏差或BMS發(fā)現(xiàn)單體損壞。

傳統(tǒng)測試系統(tǒng)實(shí)物圖

對采用被動均衡技術(shù)的BMS進(jìn)行測試時——這里特指跟均衡相關(guān)的測試——需要大量仿真電池單體用于構(gòu)建與電池組規(guī)模相當(dāng)?shù)姆抡骐姵亟M。例如仿真一個具有60個串聯(lián)單體的電池組，也同樣需要串聯(lián)60個仿真單體和多個溫度仿真通道，常用的測試設(shè)備就需要占用大量的體積，使得測試系統(tǒng)的規(guī)模變得比較龐大。

被動均衡所需的測試環(huán)境的特點(diǎn)是：

l

對仿真單體輸出電壓的準(zhǔn)確度要求比較高(<2mV)l? 對仿真單體的輸出電流要求不高(<300mA)l? 對仿真單體的耐壓要求高(對地安全電壓>700V)l 對仿真單體的吸收電流沒有要求這些特點(diǎn)決定了被動均衡測試比較適合采用高集成度低成本的平臺來實(shí)現(xiàn)。

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由聯(lián)合儀器研發(fā)的UI100系列電池仿真器，只需要一個19寸的4U的標(biāo)準(zhǔn)上架機(jī)箱，就可以集成至少60個電池仿真通道+60個溫度仿真通道及測試所需的通信接口。且UI100系列電池仿真器的控制端口可根據(jù)客戶的需求選擇LAN或USB或RS485等其他通信接口，可減少PXI系統(tǒng)集成所需要的平臺，提高性價比。

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