找回密码
 注册
关于网站域名变更的通知
查看: 156|回复: 2
打印 上一主题 下一主题

电池管理系统你了解多少?

[复制链接]

该用户从未签到

跳转到指定楼层
1#
发表于 2022-6-1 10:45 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

EDA365欢迎您登录!

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册

x

8 B$ H- D6 ~& N8 t1 j2 C电池管理系统(BMS)是一个电子系统或电路,监测充电,放电,温度和其他影响电池或电池组状态的因素。它用于监视和维护电池的健康状况和容量。- A# z, p! R, A% y6 h( _
今天的 BMS 设备是先进的,经常会提供弹出式通知,就像你在笔记本电脑或智能手机上经历的那样。这些系统至少应提供:
) h* }* O1 b0 b* G) `•    电池寿命和整体健康状况(健康状况)
( l7 D4 l2 m/ ~$ I6 B1 W5 p) r' Q•    温度和状态监测(安全操作区)
6 T0 g4 ?4 o, O# M•    电压监视(充电状态)  \- b8 K+ Q, O# t/ x- B$ i
•    充电时间
5 ^+ ]& l* `$ v' M. v: [2 q电池管理系统也可能根据应用程序提供额外的特性。例如,在电动汽车中,一个 BTS 显示器可以报告在下一次充电前车辆可以安全行驶多少英里或公里。  m5 z" X2 V( x, K' T! M! Y/ |& Q

7 h5 L: z5 U3 o% k, N4 F! l在本文中,我们将了解电池管理系统如何工作,包括如何计算和监视电池寿命。
" ^* d* k* a4 G; f) }7 n $ o. k- O& W. b7 N- Q* F( y
由 BMS 提供的笔记本电脑需要充电前电池寿命的典型指示。% _" k2 t& @, e/ b7 w: E$ J9 Q- y
了解 BMS 电池管理系统可以预测电池的健康状况和容量,其总体目标是准确地显示剩余的使用时间。它还经常监控电池的充电和放电。( z$ X& z$ ^. G
一般来说,BMS 从电池接收输入信号,监控信号,在算法中处理,然后生成输出信号。输出数据包括变化状态(SOC)、健康状态(SOH)以及故障和状态信号。
/ B% m8 B" D8 K& p2 GBMS 可以用于单个电池或多个电池组。下面的电路显示三个单元串联在一起,BMS 测量总电压,以及每个单元的电压。它还通过分流电流或霍尔效应传感器监测电流。& [% `: g5 h' I0 m% K

. |& ]. b+ x& P还有金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet) ,如充电或放电控制场效应发射器(CFETs 和 dfet) ,提供集成的充电和放电能力。这些 mosfet 提供了额外的安全优势,在故障条件下终止充电或负载。在这种情况下,充电器和负载连接到“通信”
2 ~. Q' D3 @. ]4 P安全操作区  B$ L# u/ |7 |# \( X' q+ J" x2 t
一个 BMS 提供安全和可靠的电池使用。例如,它可以保护电池免受过高或过低的温度条件,免受过充或过放电。
+ ?+ }7 s" D  N# Y! e工作温度和工作电压应该始终在安全工作区域(SOA)内,如下面的电压与温度曲线图所示。图中的数值应该始终跟随 BMS 制造商的数据表,因为不同的系统是可用的。
2 f! ]2 }  m, L* J9 I3 X8 V
  S7 H$ ^/ \3 j& ~2 ~如果电池的温度超过 SOA 由于过热或过热的条件,这是一个超温条件。它被认为是危险的,因为它可以融化电池和电路。一个塑料电池盒通常会在华氏200度左右开始软化,在华氏300度以上开始融化。在极端情况下,电池也可能熔化或爆炸。
$ g4 U# K2 _2 [: \* O6 ^9 }就像高温会加速化学反应一样,低温也会减慢化学反应的速度。低温状态可能由低温或冰冻温度引起,这也可能影响电池及其提供电力的能力。- ~8 F) J) _0 K6 f
如果电压超过其理想状态极限,并且超过 SOA,那么就是过充电,这会损坏电池,使其失去功能。当电压下降到其状态极限以下时,就被认为是欠充电。这四种情况都可能损坏电池,或者有危险。& y  {( Q% Y% V! w; f! e
一个可靠的 BMS 监视电路中的每个单元,并提供保护,如果电池的充电超过任何理想状态,则终止电池的充电。
1 s+ Z- ?: @& W0 v7 o) i! O健康状态
; Z2 X& W$ Q& D/ T; G健康状态(SOH)是指电池与其理想状态相比的容量或电流状态。SOH 帮助确定可用或剩余电池寿命的百分比。
# O2 f/ B' z7 i. C4 Z' u" k在下图中,电池的容量随着充电或放电循环而减少。
* y! }3 y7 U6 b# r5 l$ _
$ r+ C6 U/ D2 K如何确定 SOH?! {9 p& G6 l9 c( a/ X
随着电池寿命的延长,电池的阻抗、电导等参数会发生变化,这些参数可以用来确定电池的 SOH。当这些参数增加时,电池的性能随着温度的升高而降低。
1 w7 b5 i$ L" w  N" }9 k( k阻抗是测量电路在施加电压时对电流的阻抗。电导是物体导电的程度,计算方法是电流的比率。' d' W# o2 T9 c! d" G
为了测量 SOH,需要记录初始阻抗或电导,这通常在制造商的数据表中提供。为了测试电池的阻抗或电导,在电池上施加一个已知频率和振幅为“ e”的小交流电压,并测量相应流动的同相交流电流“ i”。
) V4 b- ^1 W/ S. `6 {阻抗为 z = e/i (“ e”是电池上的交流电压,“ i”是流过电池的交流电流)' _, c# t9 U1 Z  l$ O
电导为 c = i/e
* i) R- I, d3 X. f% k! l; b: k比如说..。
2 D' D' n3 H5 xE = 0.0024 v,i = 0.0033 a       z = 0.0024/0.0033 = 0.072欧姆: b4 A; E$ }4 l$ k
阻抗和电导呈反比关系,阻抗增大,电导减小。/ e8 x/ M& V9 f

+ _) ]. ?3 E. M现在,假设我们接收到一个测量70毫欧姆的阻抗,但是,一开始,它是50毫欧姆。
+ K! I! a- G% m, l) y9 q阻抗百分比 = (电流阻抗/初始阻抗) x100
; t1 ^. s8 ~0 {* I( ]9 a= (70/50) x100
3 D( k6 p& h2 |增加阻抗百分比 = 阻抗百分比 -100/ l' U: x! o5 t- Q% W/ a
= 140-100 = 40%4 k% s4 F$ @+ c- R
阻抗增加了40% 。现在,让我们计算 SOH。
; ]. H2 k5 Z! v9 K3 z1 y该电池的初始容量为1000mah,阻抗增加了40% 。9 ]; V6 _0 Y4 X
容量损失 = (阻抗百分比/100) x 总初始容量7 E  T+ K( b- `9 W$ u
= (40/100) x1000 = 400mAh  c3 a- C( }: w# v
初始容量损失总额  A% t. y! ]8 ~, E" k1 u
温度也可以通过阻抗百分比来测量,假设初始百分比是40摄氏度。; ?2 W: g9 j* }( ?0 x
电流温度 = (阻抗百分比/100) x 初始温度 + 初始温度
, U: s7 G+ B0 n$ A* t: k= (40/100) x40 + 407 [+ z& A+ [5 X) U
= 56 C: ]; n5 {: @' D; C
在这种情况下,随着阻抗的增加,电池的温度也会增加,如下图所示。2 y4 t+ j' d" l6 y& [8 t9 R: c" V

2 |) F" ~; ?; a& g  M6 V荷电状态荷电状态(SOC)2 ~6 F1 U+ ^8 P) u; C5 z1 c$ v
表示电池中剩余的电量或能量,并用电池剩余容量超过电池总容量的值来计算。电荷状态可以用百分比表示如下..。
& z3 ~+ Q% K. @5 NSOC 百分比 = (SOH/总容量) x100
; L) x' T8 p# A6 `# v& P! q虽然这个公式提供了 SOC 的百分比,但它并不完全准确,因为它没有考虑到电池的总容量会随着时间的推移而减少这一事实。最终,电池将无法实现100% 的充电。因此,公式中的总容量就是 SOH 值。8 g: l6 `9 o" [
如果最初的电池容量是1000mah,而 SOH 现在是500mah,剩余容量是300mah,那么..
, @5 B& i2 H1 l: i( a有机碳百分比 = (300/500) x100 = 60%, t  n! D% C/ f1 O, N5 L- W* ]
SOC 是如何确定的?3 \$ r% H- t& [6 h2 {  P
确定充电状态最简单的方法是测量电池的充放电电压。然而,这并不是测量电池容量的理想方法,因为电池没有一个线性的充电或放电曲线。所以,并不是每一个读数都能被准确地表达出来。' Z  C! V7 k( w
例如,考虑一下下面图表中的锂离子电池的充电和放电曲线。充电和放电电压逐渐改变电池的状态,直到最终放电保持稳定。% A0 K8 }$ S1 U

5 G% D! t) f' Y5 K测量电池容量的理想方法是通过库仑计数,测量随时间变化的输入和输出电流。它计算了一段时间内的放电电流,如果充电电流是相同的方式,则从值中减去它。
9 [. c7 f: Q# q3 H3 c总容量-(放电电流-充电电流)
$ U  X- O2 X2 V" e( E6 |% O根据电池测量系统的不同,有几种不同的方法可用来测量电流中的放电或充电。这里有一些:8 O# H$ ]& g, F+ }- b
电流分流器: 分流器是一个低欧姆电阻器,用于测量电流,通常,当电流超过测量装置的范围时。整个电流流过分流器并产生一个电压降,然后进行测量。这种方法有一个轻微的功率损失跨电阻和加热电池。; X& k$ P, y$ I2 j
霍尔效应: 当器件置于磁场中时,该传感器测量器件电压的变化。它消除了电流分流器典型的功率损耗问题,但成本昂贵,无法承受大电流。
. ^) }+ A4 a2 g7 B6 o: e巨磁阻效应(GMR) : 这些传感器用作磁场探测器,比霍尔效应传感器更灵敏(也更昂贵)。它们非常精确。
3 w; ?5 K. n% y4 p库仑计数: 如前所述,库仑涉及测量流入或流出电池的电流量。下面是一个图表,描绘了在不同时间测量的电流,以确定总放电电流相对于时间。
9 j4 M( f; b  w. y4 d6 D2 N库仑测量是相当复杂的,但可以由单片机完成。6 F5 h7 {1 n  T: P" J

  |5 R1 _* a  A

该用户从未签到

2#
发表于 2022-6-1 13:33 | 只看该作者
学习后,不就了解了!!O(∩_∩)O哈哈~

该用户从未签到

3#
发表于 2022-6-1 14:25 | 只看该作者
讲得很好啊。
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

关闭

推荐内容上一条 /1 下一条

EDA365公众号

关于我们|手机版|EDA365电子论坛网 ( 粤ICP备18020198号-1 )

GMT+8, 2025-7-6 17:34 , Processed in 0.140625 second(s), 26 queries , Gzip On.

深圳市墨知创新科技有限公司

地址:深圳市南山区科技生态园2栋A座805 电话:19926409050

快速回复 返回顶部 返回列表