串聯電池組單體電池測試電壓的方法有很多,比較常見的電池測試方法有機械繼電器隔離法、差分放大器隔離法、電壓分壓隔離法、光電繼電器隔離法等。
機械繼電器隔離法可直接測量每個單體電壓,但是機械繼電器使用壽命有限、動作速度慢,在長期快速巡檢過程中不宜使用。差分放大器隔離法的測量誤差基本上由隔離放大器的誤差所決定,但是由于每路的測量成本比較高,所以在經濟性上略顯不足。
電壓分壓隔離法的響應速度快、測量成本低,但是其缺點是不能很好地調節分壓比例,測量精度也不能令人滿意。光電繼電器隔離法的響應速度快、工作壽命長,測量的成本相對較低,開關無觸點,能夠起到電壓隔離的作用,若選用的光電繼電器采取PhotoMOS技術,則能達到較高的測量精度。
因此,光電繼電器隔離法是比較理想的單體電池電壓測量方法。
光電繼電器的通斷控制策略,是光電繼電器隔離法要解決的重要問題。常用的光電繼電器的通斷控制方法有I/O直接控制、譯碼器控制、模擬開關控制等。I/O直接控制的方法簡單、容易實現,但是需要占用大量的I/O資源。
譯碼器控制和模擬開關控制的思想類似,即用少數量的I/O去控制多數量的光電繼電器,這兩種方法減少了I/O口的占用。采用I/O直接控制、譯碼器控制和模擬開關控制,都需要將通斷控制電路、A-D轉換電路及處理器設計在同一個模塊(即采樣模塊)上,這樣的話,單體電池的兩個電極就需引線到采樣模塊上,對整個電池組來講,就會有大量的導線連到采樣模塊,造成安裝的煩瑣和電氣走線的復雜性。
對單體電池電壓的測量,應著重解決三個問題:使用現場與測量系統的電氣隔離、降低成本和簡化設計方案、提高系統精度。I/O直接控制、譯碼器控制和模擬開關控制這三種光電繼電器的通斷控制方法在設計的簡潔性方面就顯得不足。
基于光電繼電器隔離法設計BMS,單體電池電壓的測量可采用分時測量的方法。串聯電池組中各個電池的兩端通過光電繼電器隔離,然后統一連接到檢測總線上。
按照一定的時間策略控制光電繼電器的通斷,可控制單體電池在不同的時間段單獨將電壓施加在檢測總線上,從而實現單體電池電壓的分時檢測。該方法的巡檢周期短、測量精度高。
但是,控制光電繼電器的通斷需要占用大量的I/O資源,這就限制了BMS可管理電池的數量。同時在BMS的實際安裝中,由于電池兩端需要引線到采集模塊,所以就會有比較多的走線,導致BMS安裝不方便及新能源汽車電氣走線的復雜性。為了改善以上不足,可以使用新型的光電繼電器控制策略。
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