BMS系列知识点

发布时间 2023-06-07 17:34:56作者: 卷毛七号

一、电流采集

主流的电流采集方案有两种:一种是基于串联电阻的电流监测,采用最基本的电压电流关系来进行测量;另一种是基于电流传感器的电流监测,而传感器还分为普通的开环式霍尔传感器和磁通门电流传感器。

1.1 基于SHUNT的电流测量

原理:电压量是最直接能够被测量到的,因此将电流信号转换成电压信号进行测量,目前使用的一种方式就是在电池的工作回路中串联一个分流电阻(shunt电阻)

缺点:散热问题,SHUNT热损耗非常高;隔离问题,由于放大、采集、信号处理的电路直接跟高压总线连接,因此低压供电和CAN信号的传输都需要通过隔离器件进行隔离。

1.2 基于霍尔传感器的电流监测

原理:霍尔传感器一般有3个引脚,分别连接电源的正极和负极以及一个电压输出管脚。

霍尔传感器的输出往往跟输入呈线性关系,所以只要电压能够采集准确,电流也能够计算出来。但是在实际应用中,输入输出并不是严格的线性比例关系,并且在电流0点可能也会存在有电压的情况。因此实际工程应用中,都需要对传感器进行标定。

缺点:霍尔传感器价格不便宜,目前的主流霍尔传感器精度上面来进行对比,其电流采样精度目前远低于采用分流电阻的方案要低。尤其是在低电流的情况下,霍尔传感器的误差凸显非常明显。

1.3 磁通门电流传感器

磁通门传感器相较于前两种方式,其电流上限可以做到很大,且受温度影响小,发热小,精度高。

原理:磁通门中的磁环是一个高磁导率的器件,大致的工作原理如下:(先温习一下基本概念,B是磁感应强度,单位是特斯拉T;H是磁场强度,单位A/M;μ是磁导率,μ=B/H;H=(N*I)/L(其中N是线圈的匝数;I为励磁电流;Le为测试样品的有效磁路长度))

(1)在电压为正的区间,电流刚开始增加,由于电感线圈以及磁环的作用,在电路中会产生阻碍电流增加的力,极限的理解就是直至线圈中的磁感应强度饱和之前,电流一直为0。

(2)当线圈中的磁感应强度饱和之后,线圈等效为一个电阻,电流会迅速的增加,因此,如下图所示,检测口的电流会是一个脉冲状。

(3)当原边没有电流的时候,检测口理想的电流波形会像下图右上角的坐标系那样来体现。

(4)当原边有电流的时候,电流会在线圈包裹的磁环中产生磁场,而副边的激励源依然按照先前的频率工作,在磁环中磁感应强度饱和之前,为了抵消掉原边已经在磁环中产生的磁场强度,使得磁感应强度增加,副边的电流会产生一个偏置。

在磁感应强度变化但还没有饱和的过程中,磁场强度H=0,而这个H=Hp+Hn。根据上述的公式就可以得到Ip=-N*Is。而Is是副边电流可以通过电路测量出来,这样我们就能得到原边的电流。

缺点:磁通门的算法复杂,并且内部电路相对来说也更容易受到外部磁场的干扰