18節電池串聯在一起,如果一不小心短路了,會發生什么事呢?最近妮姐就安排了一個18節電池監測的實驗。但,不好意思,你們想看的冒煙、著火,一個都沒發生。
技術型授權代理商Excelpoint世健,提供了ADBMS1818評估板和DC2026控制板,讓妮姐有機會親自上手測試,第一次測量這么多節電池。
不測不知道,ADBMS1818的優點還不少:
精度高:1片ADBMS1818能提供18路高精度電壓測量通道,以及最多9路溫度的測量通道,總測量誤差(TME)小于3.0 mV,所有18個單元都可以在290μs的時間內完成測量。無論是測量通道數量,還是測量精度,ADBMS1818都是數一數二的頂尖水平。
夠穩定:抗共模電壓的能力間接決定了系統鋰電池承載串數,以及可靠度。ADBMS1818有著高抗共模電壓的能力,最高可到112V的電壓等級。
同時ADBMS1818內部集成的電壓參考非常穩定,能保證其長期的穩定性低的漂移,在產品運行幾年的情況下,可以讓監測數據能保持非常好的一致性和穩定性。
多組串接工作:多個ADBMS1818可以串聯連接,允許同時監測高壓電池串,每個ADBMS1818都有一個IsoSPI用于高速遠程通信的接口。
以菊花鏈連接,所有設備都有一個主機處理器連接。這種菊花鏈能雙向運行,確保通信完整性,即使在通信路徑出現故障的情況下也是如此。
均衡能力:ADBMS1818包括每個單元的被動平衡,并可提供200mA以下的被動均衡電流。ADBMS1818也可配合LT8584組成主動均衡網絡。
為什么要監控電池?
這里提到的電池,不是手機或PC上的某一塊電池,而是在電動汽車中,或是其他工業設備中的成百上千個電池串。
在爆發增長的電動汽車中,用戶最關心的當屬電動汽車中的電池。電池直接決定了電動汽車能跑多少里程,同時電池容易受各種參數的影響,比如電壓、電流、溫度,著火、爆炸時有發生。此外,一般電動汽車上的電池壽命下降到80%以后,就需要淘汰更換。這些電池會為二次回收利用,可以做成儲能系統繼續使用。在儲能中,也需要去檢測電池的狀態,保障電池組的使用安全和壽命。
監控電池的系統,統稱為電池管理系統,即BMS。
為保證電池安全可靠地運行,BMS必不可少:
確定電池的荷電狀態(俗稱SOC),也就是電池電壓的測量;
測定電池健康狀態(俗稱SOH);
電池的均衡,讓每節電池盡量保持一致;
對過壓和欠壓的檢測和保護,保證電池包安全。
BMS是一個復雜的系統,簡單地把BMS系統分成四個部分:
主板:收集來自各從板的采樣信息,通過低壓電氣接口與外部通訊,控制BDU內的繼電器動作,實施監控電池的各項狀態,保證電池在充放電過程中的安全使用;從板:監控電池模組的單體電壓、單體溫度等信息,將信息傳輸給主板,具備電池均衡功能;BDU:通過高壓電氣接口與高壓負載和快充線束連接,包含預充電路、總正繼電器、總負繼電器、快充繼電器等,受主板控制;高壓控制板:實時監控著電池包的電壓電流,同時還包含預充檢測和絕緣檢測功能。
關于BMS系統各部分組成、工作等,就不展開介紹了,如果對BMS感興趣的小伙伴可以自行查找相關資料學習。
如何衡量BMS系統的好壞?
精度或者精準測量,也可以說是對電池狀態(電壓、電流、溫度)監測的精度。這就要靠BMS的“前鋒”——模擬前端芯片(AFE)。AFE一般內部集成ADC、高精度電壓基準,具有多路采樣的能力,能對串聯的電芯進行電芯電壓和溫度的監測,同時AFE還應該有良好的均衡能力。只有AFE精準的測量,才能讓BMS系統精確計算SOC/SOH以及配合使用合理的均衡策略,在安全的前提下,最大限度存儲或使用電池包的能量。所以,高精度的ADBMS1818在業界各行業中備受歡迎,如備用電池系統、電網儲能、住宅儲能、UPS、高功率便攜式設備的應用中都能見到它的身影。
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