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鋰電池廠家解說BMS鋰電池管理系統如何選擇一款合適的AFE

鉅大LARGE  |  點擊量:729次  |  2020年02月01日  

摘要
鋰電池廠家解說BMS鋰電池管理系統如何選擇一款合適的AFE?目前市面上可以接觸到的AFE內部結構大同小異,主要集中在硬件資源方面,還有針對功能安全要求所設計的架構形式。

鋰電池廠家解說BMS鋰電池管理系統如何選擇一款合適的AFE?目前市面上可以接觸到的AFE內部結構大同小異,主要集中在硬件資源方面,還有針對功能安全要求所設計的架構形式。簡單來講,最主要的不同點是采樣通道數量、內部ADC的數量、類型與架構。下面由鋰電池廠家解說BMS鋰電池管理系統如何選擇一款合適的AFE?


鋰電池廠家解說BMS鋰電池管理系統如何選擇一款合適的AFE?


BMS是叉車動力鋰電池系統的重要組成,它一方面檢測收集并初步計算電池實時狀態參數,并根據檢測值與允許值的比較關系控制供電回路的通斷;另一方面,將采集的關鍵數據上報給整車控制器,并接收控制器的指令,與車輛上的其他系統協調工作。電池管理系統,不同電芯類型,對管理系統的要求往往并不一樣。


BMS均衡功能的實現主要靠AFE,它里面集成了均衡控制開關以及相關邏輯電路,給用戶提供了豐富的診斷和控制接口,AFE是模擬前端,在BMS里面專指鋰電池采樣芯片,用來采集電芯電壓和溫度等。


AFE提供的均衡接口主要是被動均衡,即通過電阻放電;它可以支持內部均衡與外部均衡兩種;兩種方式都要把均衡電阻放置在外,但內部均衡可以利用內部的MOS管作為均衡通流開關,而外部均衡需要外部再增加一個MOS管作為均衡通流開關;基本上每一家的AFE都支持兩種方式。


BMS鋰電池管理系統如何選擇一款合適的AFE


鋰電池因具備體積小、能量密度高、輸出功率大同時無記憶效應等優點,除在歐美等地廣受采用之外,近期亞洲市場的使用率亦迅速增加。針對鋰離子電池保護晶片商機,推出高整合的類比前端(AFE)電池控制器,藉由縮小體積與簡化電池系統設計搶攻市場。


BMS可以參考的主要標準是QC/T897-2011,針對AFE最主要的要求就是采集精度,標準指標要求不是很嚴格,而且測試條件寫的很模糊,最新的討論稿要好很多。關于AFE的電壓采集精度的測量與驗證,看起來簡單,但怎么實現一個精準的電壓參考源,尤其在EMC測試中,是一個值得討論的問題。


現實應用中,對于并聯在一起的電芯,我們是當做同一個電芯去采樣的;進一步的,電芯基本都是先并后串,用以減少對采樣通道的需求;但讓我們頭疼的事情是,一個Module里面串聯的電芯數量不是固定的,再就是電芯的總串聯數量也不統一。


這樣的話就需要我們去匹配每一種模組的電芯數量,但AFE的最大電壓通道數量是不連續的分布,這樣就要仔細選擇合適的通道數量進行匹配,做到既不浪費也不勉強。所以尤其對于第三方獨立的BMS廠家來說,因為本身的話語權有限,夾在主機廠和電芯廠之間,想做出一個平臺版本的產品是比較困難的。


雖然鋰電池具備諸多優勢,但其使用上的潛在危險亦不容小覷,諸如不耐過充/過放、電壓過載,同時須避免過溫情形的發生,因此在設計上必然得加入監控晶片做為保護。此外,傳統電池系統的電路設計相當復雜,將拖延產品開發到上市時程,對此推出高整合AFE電池監控器系列,藉以增強鋰電池的安全性,并可簡化電池系統的設計難度。


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