BMS涉及到的高压电路概览

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这几天出差到北方转了下，很久没有在这个季节回北方了，满眼都是熟悉的杨树与柳树，而且早晚气温凉爽，想家了。



BMS硬件电路上面比较核心的部分就是高压电路，也是BMS设计上的难点与要点；电压一升高，不仅仅是一个数学意义上面的简单增加，实际带来很多种考量与要求。

那么，多高的电压是高压呢？

在国标18384中，定义了B级工作电路的概念，这个就是目前能遇到的动力电池实际的电压上限，也就是本领域内定义的高压。



BMS涉及到的高压功能电路有以下几种，下面一一罗列介绍。



1、高压检测

这个功能就是总电压采样，它是最基本也是最重要的功能，目的是提供电池基本状态监测最基本的数据。

总电压采样的原理基本各个厂家都大同小异：使用电阻对电池包的高压进行分压，采集某个电阻上面分压之后的电压值，再换算成总电压值。

也有另一种检测方法：使用单体电压值进行累加，这个值更加精确。

这两种方法一般都会同时使用，实现冗余检测。



2、绝缘检测

这个功能用来检测电池包的正、负极处对整车车身地之间的绝缘状态，目的是为了保证人的安全。



正常情况下，高压动力电池对车身地是完全绝缘的，但由于老化、使用环境恶劣等问题，可能会造成动力电池正极或负极对车身地形成漏电回路，造成车身带电，危害人身安全。

在国标GB/T 18384.1中也推荐了中检测的方法（如下图）：简单来讲，就是通过人为地增加已知阻值的并联电阻，通过列方程来计算得到；需要注意的是电池包对车身地的Y电容对检测时间的影响。



上面这种方法也叫电桥法，还有一种方法叫做脉冲注入法，后面有机会详细再探讨。

3、继电器粘连检测

高压继电器是用来控制电池充放电的开关，这个粘连检测功能就是为了识别继电器是否存在故障，导致不可控（不能闭合或不能断开）。

检测的方法也是大同小异（下图来源于科列的专利），通过检测继电器前后的电压来识别其导通或者断开的状态；通常，总电压检测与粘连检测功能是合在一起的。但随着继电器数量的增加，检测电路与诊断逻辑越来越复杂，而且负极的继电器粘连检测也一直是个难点。



另外，继电器驱动电路前面有专门分享过它的低压部分的保护电路（见文末链接）。

4、高压互锁

高压互锁功能前面有详细地专门写过一篇文章（见文末链接），这里不再赘述。

5、总电流检测

总电流检测的功能看名字就知道是啥，实现方法主要有两种，一是使用霍尔传感器，二是使用分流器。



二者各有特点，其中，霍尔传感器又分了几种类型，例如磁通门，也是目前经常见到和使用的类型；分流器主要考虑其温漂和发热带来的精度和使用影响。

还有就是功能安全的考虑，该如何选取检测方法，如何设计硬件架构。

6、高压上电预充

    高压预充功能前面也有专门的写过（见文末链接），不赘述。

总结：

最近都没有怎么介绍高压的内容，本篇算起个头，先总结性地概括介绍所有涉及到的高压功能电路，别看我说的简单，每一个功能详细展开后，有很多麻烦的事情，后面要好好总结一下高压电路涉及到的知识点。