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BMS常见失落效模式及分析——单体电压检测模块篇(1)_电压_电流

南宫静远 2025-01-12 11:12:41 0

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目前电池单体电压检测功能大部分是采取ADI的LTC68XX系列AFE芯片实现。

电池组铝排连接松动

当串联连接电池组的铝排或铜排不稳定、松动时(如下图示),此时AFE电压采样的结果会若何呢?

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图1

我们先假设在放电阶段,其放电电流方向如上图标识。
连接不稳定时,两个打仗端点之间会有一个打仗电阻。
当电池组放电时,电流经由该打仗电阻便会产生一个电压降(设该电压降为U1)。
放电时,U1与电池电压是相反方向的。
Bat3被AFE芯片采集的电压实际是电池电压U3与U1的代数和的叠加(这里运用叠加定理)。
由于U3与U1方向相反,以是AFE采集的电压 = U3 - U1,即放电时电压采集偏小,充电时电压采集偏高。

当然,这里还须要指出的是,如果打仗电阻比较大,且放电电流也很大时,导致U1 > U3,U1-U3 > 0.7V, 很可能会导致AFE真个稳压二极管因正引导通过流烧损,那么此时该节电压监控值可能是0V了。
而且,打仗电阻部位也会因过大电流而发热,有可能会引起电池的热失落控。

下面,我们来看看仿真结果,AFE监控电压为2.687V,小于电池电压:

图2

当打仗电阻R3更大时,AFE监控的电压为-11.238V,稳压二极管会正引导通,仿真结果:

图3

电压检测模块检测端口稳压二极管泄电流偏大

每一节电压采样端口一样平常都会有一个稳压二极管,在AFE芯片内部或者外部(如下图4,LTC6811内部构造)。
常日,稳压二极管反向泄电流极小(微安级),但如果二极管失落效,比如在高温时反向泄电流IR急剧增大,电压监控又会若何呢?

图4

下图5,标出了稳压二极管存在较大泄电流时,电流的回流方向。
但是我们须要考虑一个实际问题,即电压采样线本身也是有线阻的(线阻与长度成正比),以是我们把线阻的成分考虑进去,同时也画出相邻两节采样电路,变成图6模型。

图5

图6

我们假设,线阻是300mΩ,线阻产生的压降分别为U1和U2,电池电压UB3=4.2V,当二极管泄电流达到50mA时,则采样线产生的压降U1 = U2 =0.3 0.05 = 15mV. 根据KVL定律,可以打算:

AFE 采集的电压UD1 = UB3 – U1 - U2 = 4.17V

而相邻两节电池UB2和UB4的电压采样值也会改变,根据KVL定律打算,他们比对应电池电压要分别高15Mv, 即:

UD2 = UB2 + U1 = 4.215V

UD4 = UB4 + U2 = 4.215V

以是,电压采样端口的稳压二极管泄电会导致AFE监控电压产生高低高的征象(低的那节是二极管泄电流大的)

同样,废话不多说,贴上仿真结果:

图7

总结

本日暂时先列出两个较为常见的失落效模式。
电池组的铝排连接松动,放电时将导致AFE监控电压偏低,充电时监控电压偏高,乃至引起电池组的热失落控;采样端口稳压二极管泄电流偏大将导致AFE监控电压显示高低高。
后续再持续更新有关动力电池、BMS干系技能文章,以上仅供参考。

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