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如何有效地保證BMS上的穩(wěn)定供電?

發(fā)布時間:2023-07-12 來源:ZLG 責任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】電動汽車儲能系統(tǒng)中BMS的安全和穩(wěn)定性是保障其性能的決定性因素,其供電的穩(wěn)定在其中更是起到較為關(guān)鍵的作用,如何有效地保證BMS上的穩(wěn)定供電呢?


BMS整體架構(gòu)


電池管理系統(tǒng)(BMS)作為實時監(jiān)控、自動均衡、智能充放電的電子部件,起到控制充放電、保障安全、延長壽命、計算剩余電量等重要功能,是動力電池和儲能電池組中必不可少的重要部件,通過一系列的控制,保障儲能系統(tǒng)的正常運行。BMS電池管理系統(tǒng)通過對電流、電壓、溫度以及SOC等參數(shù)的采集計算,對電池的充放電過程進行監(jiān)控和控制,對電池狀態(tài)進行分析,從而實現(xiàn)對電池安全的保護,提升電池綜合性能。


如今,隨著儲能技術(shù)的發(fā)展,BMS的發(fā)展也進入到新的領(lǐng)域,通常BMS系統(tǒng)主要由三大部分構(gòu)成,BMS控制器、電池包、以及BDU管理單元。

BMS硬件的拓撲結(jié)構(gòu)主要為集中式和分布式:


●   集中式:將所有的電氣采集部件連接到總控上,電壓、電流溫度等都傳輸?shù)街骺刂破?,采集模塊和主控模塊的信息交互在電路板上直接實現(xiàn),電路設(shè)計相對簡單,BMS的安全、穩(wěn)定性相對較低,易受到干擾。 


●   分布式:分為主控制器和從控制器,一個電池包模組配一個從控制器,主控制器只和通訊線連接,主控負責采集的信號線,給從板提供的電源線等必須線束。采集溫度、電壓的電池模組附件由從控制器負責,最終把采集到的信號通過CAN總線傳輸給主控模塊。通道利用率較高,配置靈活。


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圖 1 BMS框架


隔離及通信穩(wěn)定性對BMS系統(tǒng)的重要性


在儲能產(chǎn)業(yè)鏈中,為保證BMS高效、安全、可靠運行,一套完善的系統(tǒng)隔離及通信解決方案是至關(guān)重要的。


1. 電源隔離


電動汽車動力電池BMS系統(tǒng)中,一臺車里有很多BMS模塊,每個模塊都集中從蓄電池里取電,由于各個模塊之間的通信容易相互干擾,為保證BMS單個模塊的供電獨立性,主控制器與顯控單元、高低壓控制器、各從控模塊接口端通常都需隔離器件來保證供電的連續(xù)和穩(wěn)定。從而保證BMS系統(tǒng)正常工作,防止電池過放過充,并進行溫度控制,保障電池組件電壓和溫度的平衡。


因此,BMS系統(tǒng)對電源模塊的要求:


●   電池供電,寬輸入電壓范圍;

●   模塊溫升??;

●   長期使用,對可靠性要求高;

●   小體積,低重量,兼容性強,方便方案升級。


2. 通信隔離


基于CAN/485總線在數(shù)據(jù)通信中的可靠性和實時性,通常BMS通過CAN或485總線與整車控制器(VCU)等其他控制模塊進行通信。而由于在動力電池組BMS中節(jié)點較多,CAN網(wǎng)絡(luò)拓撲的方式也比較復(fù)雜,易導(dǎo)致整個系統(tǒng)的通信故障,導(dǎo)致BMS對電池實時監(jiān)測、狀態(tài)統(tǒng)計、在線診斷與預(yù)警、充放電與預(yù)充控制等受到影響。電池組的相互連接以及逆變器等串擾會對CAN總線產(chǎn)生很大信號干擾;當電池組負載節(jié)點過多時,也會導(dǎo)致通信產(chǎn)生擁堵發(fā)生通信堵塞的情況。為保證通信質(zhì)量,在CAN收發(fā)器與微控制器之間通常也需要加入隔離器件。


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圖2 隔離器件方案框圖


BMS電源與信號隔離推薦方案


致遠電子提供多種形式的總線隔離產(chǎn)品包括全隔離CAN/RS-485/RS-232收發(fā)器模塊、隔離DC-DC模塊等??蔀锽MS系統(tǒng)提供隔離電源模塊作為節(jié)點設(shè)備的供電以及隔離。按照不同節(jié)點設(shè)備的供電、隔離需求,選取不同參數(shù)型號的隔離電源模塊。


1. 電源隔離電源方案


E_UHBDD-6W電源模塊,產(chǎn)品性能提升,適用于絕大多數(shù)復(fù)雜惡劣的工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用,是BMS系統(tǒng)直流供電的理想解決方案,采用業(yè)內(nèi)先進的拓撲結(jié)構(gòu)方案,大幅提升電源轉(zhuǎn)換效率,效率最高可達86%,有效降低電源溫升,大程度保證用戶產(chǎn)品的可靠性,是板級直流供電的理想解決方案。


2. 通信隔離方案


致遠電子超過二十年的電源設(shè)計及工藝經(jīng)驗積累,將自主電源IC與成熟SiP工藝結(jié)合,推出高集成度總線隔離方案,能有效解決總線干擾、通信異常等問題。產(chǎn)品有“三合一”全隔離芯片以及DC-DC電源隔離芯片不同方案,滿足不同客戶的需求。


SM15xx系列全隔離CAN收發(fā)芯片相較于傳統(tǒng)模塊方案,在超小、超薄的DFN封裝內(nèi)部集成完整的CAN總線隔離電路,支持CAN及CAN FD協(xié)議,波特率覆蓋40K~5Mbps,工作溫度覆蓋-40℃~125℃,滿足各類復(fù)雜惡劣的工業(yè)現(xiàn)場CAN總線隔離需求。


SM45xx全隔離RS-485收發(fā)芯片基于ZLG自主電源IC設(shè)計實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新,相較于常規(guī)產(chǎn)品,其內(nèi)置短路保護、過溫保護等保護電路,并且支持3.3V~5V寬壓輸入,結(jié)合產(chǎn)品優(yōu)異的收發(fā)器電平兼容特性,可兼容3.3V和5V系統(tǒng),滿足絕大多數(shù)RS-485總線隔離設(shè)計需求。


全工況隔離P0505FT-1W電源芯片,超高集成度,僅為9.00*7.00*3.00mm;效率高達83%;超低靜態(tài)功耗,低至10Ma;支持持續(xù)短路保護,自恢復(fù),能夠為用戶I/O及通信隔離等應(yīng)用提供標準、可靠的供電解決方案。



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