第2章动力蓄电池管理系统(BMS)的认知
电池包往往仅在单体这一层级做并联,电池包内的单体串联给整车提供电能,所以一般只需要测量一个电流。
由于电池系统需要处理的电流数值往往瞬时很大,比如车辆加速所需要的放电电流和能量回收时候的充电电流,因此评估测量电池包的输出电流(放电)和输入电流(充电)的量程和精度,这是一件需要仔细检查的工作。电流是引起单体温度变化的主要原因,作用在内阻和化学发热一起构成了电池发热;电流变化的时候也会引起电压的变化,与时间一起,这三项是核算电池状态的必备元素。
电流测量手段主要分两种: (1)霍尔电流传感器 (2)分流器
图示为霍尔电流传感器安装在电池内部位置图。
霍尔传感器一开始在日系混合动力车上用的较多,现在慢慢由智能的分流器完成电压和电流的采样,通过串行总线传输,甚至可以在里面实现SOC的估算。当主回路有一电流通过时,在导线上产生的磁场被磁环聚集并感应到霍尔器件上,所产生的信号输出用于驱动功率管并使其导通,从而获得一个补偿电流Is。这一电流再通过多匝绕组产生磁场,该磁场与被测电流Ip产生的磁场正好相反,因而补偿了原来的磁场,使霍尔器件的输出逐渐减小。当Ip与匝数相乘所产生的磁场相等时,Is不再增加,这时的霍尔器件起到指示零磁通的作用,此时可以通过Is来测试Ip。当Ip变化时,平衡受到破坏,霍尔器件有信号输出,即重复上述过程重新达到平衡。被测电流的任何变化都会破坏这一平衡。一旦磁场失去平衡,霍尔器件就有信号输出。经功率放大后,立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡,所需的时间理论上不到1μs,这是一个动态平衡的过程。因此,从宏观上看,次级的补偿电流安匝数在任何时间都与初级被测电流的安匝数相等。
工作原理:分流器是一个可以通过大电流的精确电阻,当电流流过分流器时,在它的两端就会出现一个毫伏级的电压,再用毫伏级电压表来测量这个电压,把这个电压换算成电流,这样就完成了大电流的测量。分流器的选择一般需要其具有出色的低自加热功率系数和低温度系数,以避免在测量电流时,由于电流的热效应导致分流器阻值的漂移,从而对精度造成影响。如果再加上散热装置,可以将分流器温度升高的影响降至最低,以保证分流器阻值的稳定性。