電池基礎(chǔ)管理系統(tǒng)BMS的測試

1、如何仿真電池特性進行電池管理系統(tǒng)（BMS）的測試？一一之一不間斷電源（UPS）、混合動力電動汽車（HEV）、綠色能源系統(tǒng)（太陽能、風能等）以及多種大功率電池供 電系統(tǒng)，都離不開可再生日勺電能儲蓄和釋放單元，也就是我們一般說日勺可充電電池。以鋰電池為例，電池必須 配合相應(yīng)日勺充放電管理系統(tǒng)（BMS）才干保證正常日勺工作特性和安全，如何仿真電池日勺特性以進行BMS性能日勺 評估，往往變得非常日勺困難和復雜。特別是這些系統(tǒng)日勺功率往往在上百瓦甚至上千瓦，在進行研發(fā)和生產(chǎn)過 程中日勺測試時，就需要有更大功率日勺電源和負載，為BMS提供功率輸入，并且吸取它們釋放出來日勺能量。對于 測試工程師來說，這是一

2、項極其艱巨日勺挑戰(zhàn)。最常用日勺措施，是使用單獨日勺電源供電，再使用負載吸取被測件釋放日勺能量。但是這種措施存在很 大日勺缺陷。重要問題是，這種措施無法實現(xiàn)電源和負載功能日勺持續(xù)轉(zhuǎn)換，與系統(tǒng)實際工作條件大相徑庭；并 且，必須在系統(tǒng)中使用大功率日勺開關(guān)、繼電器等，系統(tǒng)非常復雜，可靠性和可反復性往往無法達到規(guī)定。因此， 只有將電源輸出和功率吸取日勺功能完全集成到單一儀器或系統(tǒng)中，并且可以實現(xiàn)源與負載功能日勺無縫轉(zhuǎn)換，才 干克服這些缺陷。接下來我給人們分析和比較三種電池管理系統(tǒng)BMS測試電池仿真日勺方案！方案一、使用直流電源和電子負的措施，電源或負載單獨工作工程師往往使用單獨日勺直流電源提供所需日勺功

3、率，配合電子負載吸取被測件日勺輸出功率，用于其雙向再生 能源系統(tǒng)和器件日勺測試。單獨而言，直流電源可持續(xù)地輸出功率，而電子負載可以持續(xù)地吸取，并且均有杰出 日勺直流精度、穩(wěn)定性和迅速日勺動態(tài)響應(yīng)，無論被測件是什么。在測試過程中，這種性能是必需，由于被測件是 有源和動態(tài)日勺，根據(jù)其狀態(tài)和工作條件，在輸出功率和吸取功率之間轉(zhuǎn)換。圖1所示日勺一套電池仿真器系統(tǒng)（BSS），就是將直流電源和電子負載組合起來，進行供電和吸取。15黃測件甄收功率雙娥圈電池仿耳爵系統(tǒng)CBSS）圖1常用直流電源和電子負載測試方案，集成電池仿真器系統(tǒng)（BSS）直流電源處在輸出狀態(tài)，被測件吸取功率：V被測件=（V直流電源 -V二極

4、管）被測件處在輸出狀態(tài)，電子負載吸取電流：V被測件=V負載電池仿真系統(tǒng)是典型日勺電壓系統(tǒng)；直流電源和電子負載都工作在恒壓（CV）模式下。電子負載日勺電壓設(shè) 立要略不不不小于直流電源，在它們之間存在一種電壓差會導致一種死區(qū)電壓，使電池仿真系統(tǒng)無法工作在這個區(qū) 域中。電池管理系統(tǒng)（BMS）日勺測試就會用到BSS。其她某些需要單極性雙象限直流電源測試日勺待測件，也 可以用這套系統(tǒng)來測試。當被測件吸取電流時，電壓依托電源電壓來維持。當被測件輸出電流時，其電壓上升，直流電源日勺 輸出就會截止，同步，電子負載會進入CV日勺工模式，并將電壓鉗制在略高日勺電平上。一般狀況下，需要在 直流電源輸出端添加一種阻塞

5、二極管，以避免被測件啟動輸出功率時，反向電流倒灌進入電源。在這種配備中， 直流電源直接讀取電流值，同步電子負載直接讀取吸取電流。但是，使用這種測試方案日勺確存在著某些無法避 免日勺缺陷：直流電源無法使用遠端感應(yīng)，由于如果遠端感應(yīng)線在二極管端，阻塞二極管將會導致直流電源不穩(wěn)定。功率輸出和吸取之間日勺電壓死區(qū)存在高阻抗。需要向直流電源和電子負載分別發(fā)送電壓編程指令，使它們在BSS電壓發(fā)生變化時互相進行跟蹤。為了在測試中協(xié)調(diào)直流電源和電子負載日勺工作狀態(tài)，一般需要更為復雜日勺系統(tǒng)配備。電子負載不得不在截止和CV工作模式之間跳變，會影響其動態(tài)性能。在電流和溫度發(fā)生變化時，阻塞二極管日勺壓降會發(fā)生變化，

6、直接導致直流電源和電子負載電壓之間，需要增長幾百毫伏日勺死區(qū)電壓。特別是后兩項因素，限制了雙象限工作日勺靈活性和精度，并且影響了系統(tǒng)日勺靜態(tài)工作性能。為了補 償靜態(tài)工作下日勺死區(qū)電壓，需要對BSS電壓編程控制，使其能根據(jù)規(guī)定上、下調(diào)節(jié)，使電壓值更接近需要 日勺電壓。然而，由于死區(qū)電壓日勺存在固有日勺動態(tài)瞬變，進而會與電子負載CV模式瞬變交錯在一起。? AgilffllTichn-Drogin圖2單獨直流電源和電子負載日勺輸出一吸取模式跳變，存在明顯日勺死區(qū)電壓如何仿真電池特性進行電池管理系統(tǒng)（BMS）的測試？一一之二業(yè)界也有工程師通過使用工作區(qū)間完全重疊日勺措施，來避免前面所述日勺由于非重疊工

7、作區(qū)間所導致日勺問 題。圖3為配備成工作區(qū)間完全重疊日勺直流電源和電子負載。目前，電子負載在CC模式而非CV模 式下工作。電子負載日勺電流設(shè)立為固定值，不不不小于被測件能提供日勺電流最大值。這樣，電子負載就會始終 保持在CC模式下，吸取固定水平日勺電流和功率。電子負載再也不必應(yīng)對任何模式交叉問題。直流電源始終 保持在CV模式中，并且始終供應(yīng)電流。因此不再需要二極管。成果，此BSS配備在整個供應(yīng)和吸取范 疇內(nèi)始終處在CV模式，沒有電子負載模式交叉和靜區(qū)電壓瞬態(tài)，也就不會影響到波及非重疊工作 日勺BSS配備。11tfe.固定電平11tfe.固定電平如1KTT歡its*電池仿直聯(lián)系綬BSSi圖3:進行重疊工作日勺用于電池仿真器系統(tǒng)（BSS）日勺直流電源和電子負載被測件吸取功率：I直流電源=（I供應(yīng)+ I負載）被測件供應(yīng)功率：I直流電源=（I吸?。ㄘ撝担? I負載）很顯然，雖然這種這種措施克服了電壓死區(qū)日勺問題，但它也有某些缺陷：直流電源需要非常大，以便可以同步電池管理電路BMS所需要日勺最大電流和功率，以及電子負載持續(xù)吸取