許多便攜式電子設(shè)備已經(jīng)使用先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)(BMS)。電動(dòng)、混合動(dòng)力和插電式混合動(dòng)力汽車中的BMS則要復(fù)雜許多，特別是在高壓電氣系統(tǒng)中。具有高共模電壓的級(jí)聯(lián)電池組的安全電流隔離是關(guān)鍵的主要功能。

通常來說，為了大型電池組的電池平衡，必須開發(fā)全新的電路技術(shù)和更精確的檢測(cè)方法。另一個(gè)決定性因素是隔離各種功能塊以保護(hù)敏感系統(tǒng)免受電池的高能量影響。為此，供應(yīng)商專門開發(fā)了電感組件，比如隔離電源變壓器和共模扼流圈，它們顯著提高了電池組乃至車輛的安全性和整體功能。

關(guān)鍵方面

在設(shè)計(jì)電池組時(shí)需要考慮兩個(gè)特別關(guān)鍵的方面：

首先，電池過度充電會(huì)導(dǎo)致電池過熱。電池單元具有相對(duì)較窄的指定溫度范圍，過多的熱量可能會(huì)損壞它們甚至導(dǎo)致熱失控，從而引起火災(zāi)或爆炸。因此必須不惜一切代價(jià)防止過熱。

其次，將電池放電到某個(gè)閾值以下會(huì)導(dǎo)致其容量永久性降低，該閾值取決于電池的化學(xué)成分或技術(shù)，并記錄在主要供應(yīng)商的數(shù)據(jù)表中，例如Samsung SDI。

控制能量流

與車載充電器配合使用時(shí)，BMS必須將電池單元保持在規(guī)定的工作范圍內(nèi)，也應(yīng)保持在過充電和欠充電的灰色區(qū)域，以防止發(fā)生故障和損壞。在這種情況下，必須遵守充電和放電電流的允許限制，以及充電和放電電壓的高低范圍。根據(jù)相應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體開關(guān)控制電流。由于高共模電壓，隔離電源變壓器通常用在基于低電壓的電池單元平衡和監(jiān)控IC之間，通過菊花鏈配置保證電池組中的通信連貫。具有高隔離電壓的隔離電源變壓器，例如來自Pulse的PH9185. XXXNL系列器件可保護(hù)控制電路免受高共模電壓的影響，該系列器件還能夠配置各種傳動(dòng)比。

補(bǔ)償過電壓和欠電壓

過電壓和欠電壓可能會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞和老化。為避免這種情況發(fā)生，需要沿電池組均勻分配電池電壓。為此，BMS測(cè)量每個(gè)電池單元的電壓，通過電池之間的電荷轉(zhuǎn)移或單個(gè)電池的簡單放電將其調(diào)節(jié)到總電平。在高于平均電壓的電池中，過量電荷會(huì)被分配到其它電池。

防止過熱

溫度傳感器連續(xù)測(cè)量溫度，從而確保電池單元保持在指定的溫度范圍內(nèi)。如果溫度超過臨界水平，控制系統(tǒng)則中斷充電或放電過程，直到過熱電池的溫度再次達(dá)到安全水平。

特性：

?5000 V rms隔離電壓

?600 V rms工作電壓

?8 mm空氣和爬電距離以及增強(qiáng)隔離

?通過UL和TUV認(rèn)證，符合AEC-Q200標(biāo)準(zhǔn)

Pulse 的PH9185.XXXNL隔離電源變壓器可以保護(hù)控制電路免受過多電池電量的影響。

Pulse的PA4334電感組件可快速精確地檢測(cè)電池電壓的變化。

開發(fā)人員可以在Pulse找到多種隔離電源變壓器產(chǎn)品。

補(bǔ)償電壓

BMS通常執(zhí)行所謂的庫侖計(jì)數(shù)以確定充電狀態(tài)(SoC)，它確定每個(gè)電池單元中剩余的電能量，并通過EMI保護(hù)接口將其傳輸?shù)娇刂茊卧＿@種可堆疊的架構(gòu)可以支持大型電池上的數(shù)百個(gè)電池單元，從而確保所有電池放電均勻且電荷不低于閾值，因?yàn)榈陀陂撝悼赡苡谰玫亟档碗姵乜側(cè)萘炕驅(qū)е律疃确烹姛o法進(jìn)行。另外有一點(diǎn)很重要的是，要注意許多串聯(lián)連接的電池通過菊花鏈連接是具有較大的電壓電位差的。

這需要組件之間的電流隔離，變壓器適用于隔離PCB之間的串聯(lián)通信連接。在Pulse，借助于廣泛的隔離電源變壓器，開發(fā)人員可以輕易找到能夠精確提供所需工作電壓、通道數(shù)目、封裝形狀和封裝類型的產(chǎn)品型款。例如，HM11/21xxNL系列提供具有不同工作和隔離電壓的多種配置，以及一款適合各種用途的變壓器。這款隔離電源變壓器已獲批準(zhǔn)，可用于市場(chǎng)上的許多芯片組(Renesas/Intersil, Rohm及其它電池平衡IC供應(yīng)商)。

控制電流

經(jīng)過驗(yàn)證的充電算法是恒定電流和恒定電壓相位的交替。在BMS中使用高電流電感組件來限制電流的改變率并消除充電電流的紋波，如Pulse的PA434xNL系列就適合此類用途。

物有所值

如果集成正確，這些基于創(chuàng)新磁性電源元件的BMS功能強(qiáng)大，絕對(duì)值得開發(fā)人員付出額外的努力。因?yàn)樗鼈兛梢愿咝У卦u(píng)測(cè)和控制每個(gè)電池單元的性能和穩(wěn)定性，從而顯著延長電池壽命，使得電池系統(tǒng) ，乃至整個(gè)車輛變得更加安全。