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  1. bms性能评估和测试方法?

1、bms性能评估和测试方法?

一、BMS是什么?

BMS全称BATTERY MANAGEMENT SYSTEM,电池管理系统。BMS是电池与用户之间的纽带,其主要目的是提高电池的利用率,防止电池的过度充电和放电。

二、BMS要实现哪些功能?

一般对电池管理系统BMS而言,需要实现以下几个功能:

对电池组的工作状态的监测与管理——单体和电池组的电压监测、电流监测、温度监测、SOC(荷电状态State of Charge))估算,均衡控制等

对电池组异常状态的管理——单体和电池组的过充、过放、过流、温度超限、失衡等

对电池组故障的管理——传感器丢失、单体故障等

三、BMS测试的必要性及测试方法

BMS是个功能特别复杂的电子设备。在其设计阶段,需要对原型的功能进行验证;在生产阶段,需要对产品的功能进行测试;如果设备出现故障,需要进行检修。在这些阶段都需要有对应的测试设备来支持。

BMS的各项功能涉及到包括数据采集、数据通讯、过程控制等多种技术,需要用ADC、DIO、PWM、CAN、继电器等多种端口和设备,功能和算法都比较复杂。为了对这些复杂的功能进行全面的测试(很多情况还要进行性能测试和评估),目前的测试方法主要有两种:

1、通过实物进行测试:将被管理的电池组实物与BMS对接进行测试。

这种测试方法最直接,所有的测试参数都与实际情况一致,看似比较理想,但是从实际应用上来看还是存在比较多的问题:

测试时间长:电池组的充放电都会需要比较长的时间,在测试循环中需要等待的时间比较长,难以进行批量测试。

需要的辅助设备多:为了模拟各种环境状态,需要大型恒温箱等辅助设备。

调整参数困难:如果用于BMS单项功能的验证和调试,在开始实验之前要通过充电和放电来调整电池组的状态。

可控性差:单体的容量、内阻等重要参数都会受到实物的限定,没有调整空间。受制于电池组装配工艺等多方面因素的影响,无法调整任意一个单体的SOC等运行状态,另外随着循环次数的增加,电池组自身的装填也会发生变化。

存在安全隐患:电池组本身就是一个储存了很大能量的装置,这种测试方法虽测试人员的人身安全存在威胁。

能源消耗大:电池组的充电和放电需要很大的能源。

系统成本高:电池组自身价格比较高,尤其是大功率的电池组,相关的维护费用也比较高。

实际状态未知:最致命的一点。电池组在工作中每个电池单体的电压、温度、均衡电流等参数的设定值是未知的,用户只能获取到相应的测量值,无法进行实际的对比。

综上,这种实物测试的方法只适用于BMS在正常工作范围内的表现,而不适合应用于BMS的开发调试和生产测试。

2、通过仿真电池组进行仿真和验证

通过高精度的程控电池模拟器来仿真电池单体的电压,并具有一定的电流输出和吸收能力,仿真电池组的充电和放电过程。

通过高精度的程控电阻来仿真各种温度传感器。

通过高精度的DAC来仿真电流传感器。

通过故障注入模块模拟电压采样过程中断线等故障。

通过开关板卡控制各路信号的输入、输出。

通过数字IO、DAC、CAN总线通讯模块、程控电源能复制设备实现其它功能端口的仿真以及BMS的通讯。

这种方法基于成熟的计算机技术以及测试仪器硬件平台,能够通过软件快速调整电池组的工作状态,提高测试效率和安全性,扩展方便。如果对多种BMS进行测试的话,成本优势更加明显,非常适合BMS开发以及大批量的生产测试。

以下为bms性能评估和测试方法

1、平衡桥法:在正极绝缘电阻(RP)和负极绝缘电阻(RN)分别并联一个较大的检测电阻,当一侧绝缘电阻变低时,都会迅速拉低该侧的电压,从而可检测出故障及电阻值。平衡桥法在单侧绝缘电阻显著降低后能快速检测出故障,但对于双极对地都降低也无法识别出故障。

2、不平衡桥法:相对于平衡桥法在每一侧增加了一路开关和一个电阻,通过交替切换两侧的开关改变两极对地的等效电阻,得到正、负极检测电阻上不平衡的检测电压,从而计算出正负极的绝缘电阻,正负极检测电阻上的电压随着开关切换周期变化,当某一极绝缘电阻变低时该侧检测电阻电压变小,对应另一侧检测电阻的电压变大。优点是能准确的检测正负极的绝缘电阻,缺点是切换开关后电路需要等待一段时间达到稳态,相对来说检测时间长。

3、交流电注入法:在某一极的绝缘电阻并联一个周期正负切换的交流电压和检测电阻,检测通过检测电阻的电流可计算绝缘电阻,该方法能快速准确检测出故障但不能判断是哪一极故障,且成本较高。

4、电流传感法:分别在正负极绝缘电阻并联一个检测电阻,分别检测流经两个检测电阻的电流,正常情况下两个电流相等,当出现绝缘故障时电流不相等,从而可计算出绝缘电阻,且发生绝缘故障一侧的检测电流变。缺点是成本高,且两极都发生绝缘故障绝缘电阻等比例降低时无法计算

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