电池仿真器在BMS均衡功能测试中的应用

汉通达测试

       一直以来，对于电动车BMS技术路线的争论，主要都是集中在BMS系统，该采用主动均衡，还是被动均衡技术。有人说被动均衡更适合当前动力电池发展现状，对电池的寿命影响较小；也有人认为主动均衡对提升电动汽车整体的运营效果、驾驶体验有显著的帮助。针对目前，国内众多车企及电池模组厂商均大力宣传主动均衡技术，甚至当时有广泛流传的言语，“主动均衡技术已领先国外产品，主动均衡已经达到延长电池寿命30%，增加续航里程20%。”但放眼目前电动车电池管理领域市场，无论是HEV、还是PHEV，BMS系统均大多采用被动均衡技术。那么设计BMS该采用哪种均衡技术会更好？今天小编从BMS均衡功能测试说起。

新能源系统中，BMS的功能除了及时将电池单体的电压、温度等参数上报给控制系统外，还需要负责接收控制系统的命令，对电池组内的各个电池单体之间的SOC均衡，以延长电池组的使用寿命，保证各电池单体在使用时的健康状态。
- S% w) S8 S! F. c5 q" u严格说来，均衡(Balancing)指的就是通过单独放电使各单体SOC达到一致，就是常说的被动均衡。而把SOC高的单体中的能量转移到低SOC单体的方法叫重分配(Redistribution)，也就是常说的主动均衡。

被动均衡的方法看似把多余的能量消耗掉，有点浪费。但是所需的电路简单(最简单的理解就是每个单体上接一个MOS开关一个电阻)，控制方便，体积小，价格便宜。如果算法得当，可以达到对电池组很好的均衡控制效果。在电动乘用车上应用的非常广泛。
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均衡测试的项目主要包括：

BMS测试系统一般架构

      1. 均衡控制电路的有效性。      这个主要是测试BMS均衡电路的开关器件功能是否正常，可以通过BMS的软件直接控制启停每个单体的均衡，检测仿真器的输出电流以判定工作状态
       2. 均衡功能测试。这个与BMS的均衡算法高度相关。       最简单的BMS通过单体电压判断均衡触发条件。可以通过软件设定各仿真单体的输出电压，轮询测试BMS的每个均衡端口，以保证全面测试。因为不需要仿真电池的工作过程，测试速度可以很快,稍精密的BMS会通过单体电压、电流、温度等因素对单体SOC进行估算，根据估算的SOC进行均衡控制。对这类BMS进行测试，需要在匹配的电池仿真模型的控制下运算产生单体电压才能设定SOC。      更高级的BMS采用了分时均衡、降低均衡电流的算法。对这类BMS进行测试除了要有完善的电池模型，还需要设定几套典型的运行工况，更多地是对仿真运行过程进行监测和后期数据分析，以判断均衡算法的有效性。
      3.  安全性测试。测试BMS是否对需要报警或停机的状态能够有效监测，如BMS发现单体SOC一致性出现严重偏差或BMS发现单体损坏。


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       对采用被动均衡技术的BMS进行测试时——这里特指跟均衡相关的测试——需要大量仿真电池单体用于构建与电池组规模相当的仿真电池组。例如仿真一个具有60个串联单体的电池组，也同样需要串联60个仿真单体和多个温度仿真通道，常用的测试设备就需要占用大量的体积，使得测试系统的规模变得比较庞大。

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. T' H9 [) n5 b. K被动均衡所需的测试环境的特点是：l  对仿真单体输出电压的准确度要求比较高(<2mV)l  对仿真单体的输出电流要求不高(<300mA)l  对仿真单体的耐压要求高(对地安全电压>700V)l  对仿真单体的吸收电流没有要求这些特点决定了被动均衡测试比较适合采用高集成度低成本的平台来实现。


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UI100系列电池仿真器

' [# i/ n5 U1 v' @# b由联合仪器研发的UI100系列电池仿真器，只需要一个19寸的4U的标准上架机箱，就可以集成至少60个电池仿真通道+60个温度仿真通道及测试所需的通信接口。且UI100系列电池仿真器的控制端口可根据客户的需求选择LAN或USB或RS485等其他通信接口，可减少PXI系统集成所需要的平台，提高性价比。
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UI100系列电池仿真器
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