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集中式电池管理系统下的采样线短路防护

电源技术 | 发布时间:2018-09-27 | 人气: | #评论# | 本文关键字:电池,电芯,电池管理系统
摘要:由于实际生产过程中的波动,即使对同一电池包所采用的电芯进行一致性分组,单体电芯间的差异仍然是客观存在的。动力电池包体积较大,不同位置的电芯的使用环境也存在差异。在单体电

由于实际生产过程中的波动,即使对同一电池包所采用的电芯进行一致性分组,单体电芯间的差异仍然是客观存在的。动力电池包体积较大,不同位置的电芯的使用环境也存在差异。在单体电芯串并成组后,这些差异还会由于各个电芯衰减的不一致而进一步变大,所以需要仔细去测量电芯的电压才行。也正是由于动力电池随着体积越来越大,采用完全的分布式方案,存在着挺多的问题。现在需要往半分布式和集中式的方向来走,类似于下图这个案例:

电芯的集中式电池系统

电芯的集中式电池系统

电池管理系统对单体电芯电压等状态变量进行采样,实时监控。在单体电芯间出现不均衡现象时,通过能量的转移或消耗的方式,使各串电池得以均衡。采样线束和均衡线束由于与电动汽车电池直接相连,硬件上的任何短路都会造成电池在不同电位上的电弧产生,造成软短路等,对整个电池系统的功能产生影响,会而危及使用者的人身安全。按照功能安全完整性等级划分,应属于高级别,设计时对功能安全要求很高。

采样线短路形式可以分为好几种情况:

1)一种是采样线之间的直接短路:这种情况往往是采样线束的绝缘层被破坏之后的情况发生的

2)一种是采样线没有固定好,采样线直接短路常出现在线束被挤压的情况下。比如模组的搬运过程中可能不小心挤压到线束,或者由于pack设计的不合理,在振动、冲击、碰撞等情况下,线束可能破损引起短路。通过振动摩擦,绝缘层破皮之后对着金属产生多根线束的短路。

3)一种是采样线进水短路,在这种情况下,主要是水分进入电池系统,然后产生凝露,在连接器上集聚。这种类型的短路电流受短路介质、接触情况影响,短路电流一般很小。

在这里,我们主要是需要从线束的角度考虑:

1)静态电流Ipara:一般很低

2)工作电流Iwork·:正常工作下的工作电流,以uA计量

3) 均衡电流Iblance:设计的最大均衡电流

4) 熔断电流Ifuse:这个数值,是根据线束的情况,结合合适的表贴熔断器综合考虑的

5)&硬短路电流Ishort 这个一般是均衡电流最大值的3倍左右

通过区分这几个电流以后,我们可以合理的选择内部的线径,包括内部导体截面积、屏蔽层和外部保护层三个,根据下面来核算导线温升。

线束升温模型

2线束升温模型

在电池系统里面,往往在模组内部考虑使用熔丝(成熟的保护方案),通常采用Fuse来保护采样及均衡线速的短路情形。

模组上的表贴熔丝,需要靠密封胶把底下的焊盘封起来

模组上的表贴熔丝,需要靠密封胶把底下的焊盘封起来

在选型时,Fuse分断电压的选取应考虑模组最远端的线束短路情形;Fuse的额定工作电流的确定需要充分考虑最大工作电流及相应的温度折减。

责任编辑:电池管理系统
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