电池系统（二）

上一篇博客介绍了电池系统的电池包拓扑结构、BMS设计、电流、电压、温度、高压接触器控制。链接如下https://blog.csdn.net/qq_45579521/article/details/164326030?spm1001.2014.3001.5501这篇开始介绍一整个整车剩下的知识。1.绝缘检测在电池高压系统中如果有人触碰高电压的电池包两端则可能造成伤害甚至导致死亡。因此电池包设计者必须非常小心地这种可能性降到最低。所有电线都应该是完全绝缘的。如果车辆由于事故、振动或者其他磨损损坏了高压线路上的绝缘层会引发安全隐患因此BMS必须能够发现它警告车辆是有危险的。在动力电池、储能电池以及高压电气系统中绝缘检测是一项非常重要的安全功能。它主要用于判断高压正极、负极与车身或机壳之间的绝缘状态是否正常防止由于绝缘下降引起人员触电、设备损坏甚至热失控等风险。1.1电桥法是目前较常见的一种绝缘检测思路。其基本原理是在高压正极、负极与车身地之间接入已知电阻通过检测电压变化反推出系统正负极对地绝缘电阻。假设正极对地绝缘电阻为负极对地绝缘电阻为通过切换不同的检测电阻并测量母线对地电压就可以计算出和的大小。这种方法的优点是电路结构相对简单成本较低容易集成在BMS或绝缘监测模块中但缺点是需要合理设计检测电阻和切换电路同时要注意检测过程对高压系统本身的影响。1.2 电压分压法电压分压法通过测量即正极对地电压以及即负极对地电压来判断系统是否存在绝缘异常。正常情况下两侧对地电压通常会保持一定比例关系。当其中一侧绝缘电阻明显下降时对地电压分布会发生明显变化。例如正极绝缘电阻下降后正极对地电压可能明显降低而负极对地电压发生相应变化。这种方法能够较快发现绝缘异常但如果要准确计算具体绝缘阻值通常还需要增加已知电阻或配合切换电路。2.保护任何形式的能量储存都存在危险。当能量以不受控制的方式释放时就会产生灾难性的风险。但是如何控制与能量存储在大容量电池包有关的风险。BMS的电子电路和软件部分共同构成整体的风险管理策略。它们必须提供监视和控制功能以保护单体电池免受超限工作条件带来的损害。例如当某个单体电池内部短路会在微妙内带来数百安培电流的增长因此保护电路隔离故障的动作必须非常迅速否则该单体电池会出现热失控。保护装置包括热熔断器当温度超过某一限制时打开该接触器、普通熔断器当大电流持续一定时间后切断电气连接但对于某些类型的故障来说切换速度不够快和电子故障检测设备。对于电子保护BMS持续检测电压、电流和温度当检测到故障时候采取设计指定的操作。如上图可以看出电池包充电时插入式充电器可以独立地监控电池包电压。当检测到电压过高时将自动停止充电。3.CAN总线通讯CAN具有电气规范和数据包协议。CAN包含两根差分的串行总线可将智能传感器和执行器组成网络。信息传递有两种速率高优先级的信息以更高的波特率发送而低优先级的信息以较低的速率发送。高速传递的信息用于关键性操作。通信协议定义总线上设备的寻址方法、传输速度和优先级设置、传输序列、错误检测与处理以上控制信号。4.SOC估计新能源车和传统燃油车的补给方式不一样传统燃油车的补给方式是油箱新能源的补给方式是电池。而输出动力方式两者也有区别传统燃油车为发动机而新能源车为电机。所以说对于车能走都远燃油车是看邮箱指标而电池本身是看SOC但燃油车的指标是准确的电池本身的SOC是估算的。从原理上来讲为了能够计算SOC我们必须能够知道当前时刻所有单体电池的荷电状态和总容量。从物理上来讲给电池充电会使锂从正极固体颗粒移动到负极颗粒中而放电则是相反。从电化学来说单体电池SOC与负极固体颗粒中的平均锂浓度呈正相关与正极固体颗粒中的平均锂浓度呈负相关。由于不能直接测量锂离子的密度或浓度因此好奇SOC是否与电压之间存在某种耦合关系然而仔细研究发现电池电压却决于温度和电极颗粒表面锂离子浓度但SOC取决于颗粒平均锂离子浓度。此外改变温度会改变电池电压但不会改变平均浓度因此不会改变SOC电池静置会改变电压不会改变平均浓度从而不会改变SOC。电池使用历史改变了稳态表面浓度与平均浓度所以仅仅通过电压确定SOC是不准确的。SOC的改变只源于电池上流过的电流这可能是由于外电路的充放电引起的也可能是由内部的自放电导致的。因此电压可以作为SOC的间接指示而不是SOC的直接测量。