電池管理系統(tǒng)高壓預充電簡化說明及注

1、電池管理系統(tǒng)高壓預充電簡化說明及注意事項1正常預充電原理簡述11 為什么要預充電？如圖1所示，電池所帶的電機控制器負載，前端都有較大的電容C，在冷態(tài)啟動時，C上無電荷或只有很低的殘留電壓，當無預充電時，主繼電器K+、K-直接與C接通，此時電池電壓VB有300V以上高壓，而負載電容C上電壓接近0，相當于瞬間短路，負載電阻僅僅是導線和繼電器觸點的電阻，一般遠小于20m。按根據(jù)歐姆定律，回路電阻按20m計算，VB和VC壓差按300V計算，瞬間電流I=300/0.02=15000A。繼電器K+及K-必損壞無疑。加入預充電過程，K+先斷開，讓阻抗較大的Kp和R構(gòu)成的預充電回路先接通，我們一般選擇預充電電

2、阻為100到200歐姆，這里我們用的200歐姆。VB與VC壓差仍然按300V計算，在接通一瞬間，流過預充電回路進入電容C的最大電流Ip=300/200=1.5A。而預充繼電器容量是10A，所以預充回路安全。當預充電電路工作時，負載電容C上的電壓VC越來越高（預充電電流Ip越來越小），當接近電池電壓VB時（圖中的V足夠小），這時，切斷預充電，接通主繼電器K+，不再有大電流沖擊。因為I=(VB-VC)/R，此時VB-VC很小，所以電流小。圖1 正常預充電簡化示意圖12 要點為什么叫預充電？這里的充電就是電池組對負載的充電。因此，預充電是電箱和外部負載共同作用的。外部負載的狀況會影響預充電進程，有兩

3、種異常情況：a） 負載開路導致假預充電完成。比如說負載線未接，或負載上還有一級繼電器處于斷開狀態(tài)（比如吉工大的電機端預充電路），此時，BMS通過輸出口檢測到的VC不是真正的負載電容上電壓，而是電池組的開路電壓（OCV），馬上得到虛假的VC=VB的信息，可能導致預充電結(jié)束，直接接通主繼電器，但因為輸出開路，并無危險。但是如果此時負載突然加上，因為預充電已結(jié)束，沒有預充電路的電阻R限制電流，將會產(chǎn)生超大電流，損害線路或繼電器。因此，在一般的預充電策略中，一上電就完成的可以判為故障，但會導致一直不接通，后續(xù)無法進行。b） 負載因故障一直有短路或較小阻性負載，會導致預充電過程中VC始終上不去（電壓始終

4、降在預充電電阻R上），不僅導致預充電路過熱，還會導致預充電失敗，后續(xù)主繼電器不接通，無法繼續(xù)工作。2電池端和電機負載端都有預充電情況如圖2所示，如果電池箱先上電，負載繼電器后上電，電池箱就完成一次時間極短的假預充。若BMS此時也判斷為正常而接通K+也無妨，讓負載級預充電再工作一次也能達到相同效果。但如果BMS設計成判斷假預充為異常而終止，則負載級將永遠無電。現(xiàn)有系統(tǒng)是按前者設計的，它也有弊端，要是后級預充電不正常，則BMS無法保護繼電器。如果先上負載電，負載預充電也很快接通，再上電池箱供電，電池箱可以正常完成預充電。但是，如果幾乎同時上電，則它們的采樣判斷會互相影響，兩級預充電同時工作時，BM

5、S預充電采樣的電壓不是電容C的真實電壓VC，而是加上后級預充電阻RM上電壓，會提前結(jié)束預充電，而后級負載預充電采樣的電池電壓VB也不是真正的VB，是比VB低了預充電電阻R的壓降部分，也是壓差較小提前結(jié)束，導致預充電切換到主電路時電流偏大。圖2 負載端有一級預充電情況3應避免的異常操作解析綜上，預充電是BMS和負載相互作用的。在負載也有預充電情況下，請注意幾點：1 電池箱和電機部分，一定要錯時上電（或依靠程序通訊協(xié)議錯時）。2 錯時上電時，總是讓執(zhí)行預充電的部分后上電。3 同時下電沒關系。但是，如果只對無預充電功能部分單獨下電并再次上電，將是非常危險的！例如：當時你們在吉工大測試時，電箱BMS預

6、充功能已禁止，而單獨對電池箱下電，過一陣后再次上電，新?lián)Q上的一只繼電器又粘住了！原因在于，此時電機主繼電器已閉合，預充電功能不起作用，而電箱下電導致無電輸出，負載電容C上的電壓被電機用光，此時再讓BMS直接上電，必然有超大電流沖擊。至于哪里的繼電器容易壞，除了松下和泰科繼電器本身差異外，后面接通有抖動的更吃虧（先接通的已穩(wěn)定）。同樣，如果電機負載部分無預充，那一定要讓它先上電，如果讓它后上電，也是有問題的。有人提出判斷條件加嚴，但如果不明就里，則會導致不能接通，只會報警。 4、電容充電時間：電容充電放電時間計算公式 設，V0 為電容上的初始電壓值； V1 為電容最終可充到或放到的電壓值； Vt 為t時刻電容上的電壓值。則， Vt="V0"+（V1-V0）* 1-exp(-t/RC)或， t = RC*Ln(V1-V0)/(V1-Vt)例如，電壓為E的電池通過R向初值為0的電容C充電V0=0，V1=E，故充到t時刻電容上的電壓為： Vt="E"*1-exp(-t/RC)再如，初始電壓為E的電容C通過R放電V0=E，V1=0，故放到t時刻電容上的電壓為： Vt="E"*exp(-t/RC)又如，初值為1/3Vcc的電容C通過R充電，充電終值為Vcc，問充到2/3Vcc需要的時間是多少？V0=V