兩種上拉到參考源的BMS粘連檢測電路方案學習

01/11 09:25
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最近有段時間沒更新了,一直在忙著查問題沒啥業(yè)余時間;這馬上也快過年了,祝愿大家年前的工作都順利收尾哈。

關于粘連檢測的方案有很多種,之前也零散地總結過一些主流的方案,今天想具體展開學習下這些方案中的參考源注入法。

參考源注入法其實又可以分為兩種,即上拉到一個低電壓參考源(方案A)與上拉到PACK總電壓(方案B);下圖為負極粘連檢測方案中,上拉到一個低電壓參考源VREF處的一個示例:負極繼電器K3導通時,e點電壓為VREF經(jīng)過兩個電阻的分壓值,而K3不導通時,e點電壓就為VREF電壓,以此來判斷;一般VREF常見選取為5V、2.5V、12V等等。

而下圖為負極粘連檢測方案中,參考電源上拉到PACK總電壓處的一個示例:與上同理,只是VREF換成了PACK+;這兩種方案在參考源處可能有一個開關控制接入與否,這里分析時就省略了。

上面介紹了兩種方案的基本原理,粗略看二者都可以實現(xiàn)負極繼電器的粘連檢測,還可以檢測負極繼電器外端c點的電壓;再實際分析一下,方案A或方案B在具體使用時,會遇到這樣一種情況,即c點的電壓會達到PACK總電壓,例如先閉合正極繼電器(還有一些其他工況也會產(chǎn)生),那么就需要負極粘連檢測電路可以承受這個高壓。

一種解決方案是在電路中串聯(lián)一個二極管來耐受反向的電壓(如下圖),這樣一定會存在觀測點e處的電壓≤VREF,工作時負極繼電器導通與不導通時e點的電壓判斷閾值也比較明顯(阻值大小要選擇合適);這種方案的一個缺點是不能檢測負極繼電器后端的電壓了,只能用來判斷繼電器狀態(tài)。

另外一種解決方案就是調(diào)整電阻個數(shù)與阻值、硬抗這個電壓(如下圖),R2可以等效成很多大阻值的電阻串聯(lián),分壓電阻R3、R4用來將e點的電壓降低到ADC可采集的范圍,這樣就可以正常采集c點的大電壓;另一方面,此電路可以連續(xù)檢測0V~VPACK區(qū)間電壓,但是因為R2阻值會比較大,而上拉參考源又比較小,其實容易受到干擾,可能會導致誤判粘連。

所有還有一種變形方案,即把上面的兩種方案結合在一起,在吉利威睿申請的專利《CN111337822A 一種繼電器粘連檢測電路及主負繼電器粘連檢測方法》中就是這種方案,具體原理如下圖:通過一個二極管與電阻并聯(lián)的形式,達到既可以判斷負極繼電器粘連、又可以采集負極繼電器外側電壓的目的,并且粘連判斷的閾值又可以明顯的體現(xiàn)出來。

方案A這種方法在之前分析蜂巢的BMS上有成熟應用,使用二極管來防護高壓灌入。

接著看下方案B的情況如下圖,同樣在c處會出現(xiàn)PACK大小的電壓,設計時就按照采集這么高的電壓來選取電阻硬抗即可,可以實現(xiàn)c點電壓的連續(xù)采樣;然后針對粘連檢測,因為其上拉到PACK總電壓,是系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的最高電壓,所以負極繼電器閉合或不閉合時可以做一個e點閾值的明顯區(qū)別,即使大電阻容易帶來電壓的擾動,也很難導致誤判。

方案B這種上拉到PACK總電壓處的方法,在之前分析CATL的BMS上有成熟應用。

總結:

寫東西的樂趣在于在寫完之前,誰也不知道會寫成什么樣子的效果,雖然寫之前心中都有個大綱或概要,就像寫小說一樣;以上所有,僅供參考。

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公眾號“新能源BMS”主筆,從事新能源汽車電池系統(tǒng)設計工作,具體為BMS硬件設計工作將近10年,在幾個大的主機廠都工作過;希望通過文字,把一些設計經(jīng)驗和總結分享給大家,共同成長。