运用HIL模拟工具，设计更安全的电池管理系统

时间： 2024-04-22 来源：CHROMA 微信公众号

技术问答

电动车起火时，受损的锂电池会因为化学特性导致温度失控难以扑灭，亦会释放大量有毒气体如氟化氢(Hydrogen fluoride)。据统计，扑灭电动车起火所需的平均水量是传统燃油车的40倍，由于温度对锂电池性能影响甚大，要提升电动车效率与安全，电池管理系统(BMS)是关键。在车用BMS系统中，电池包到马达之间并非直接连接，而是通过继电器以及保险丝(如下图)。这二者中间无论是断路或是连接异常都会造成不预期的阻抗增加，由于电池往马达输出的电压和电流很大且变动频繁，阻抗增加时会造成系统温度上升而不稳定，在最糟的情况下可能会导致电池失控起火。对此，透过仿真高压路径上不同位置的电压情境，可轻松验证BMS是否能针对此情况进行相对应的保护，以确保系统更加安全可靠。

▲电动车电池连接至马达负载情境示意图

另外一个要注意的情况是，在实车中，电池包外壳(Battery Pack Case)是与车身相连，由于输往马达的电压与电流极大，整个输电线路都必须确保与电池包外壳有着一定的阻抗值以避免感电。一旦电池包外壳感电，整个车身、车门外壳等都会带电，这会造成人员感电危害，非常危险。因此验证BMS能确实侦测每个点位阻抗过低的情况，并做出相对应的保护动作十分重要。然而，每个点位所能允许的最低阻抗值又会依据产品的设计而有所不同，因此测试此一工况时，必须要针对各个点位调整适当的阻抗匹配以达成最佳的测试验证效果。

Chroma 8630 电池管理系统功率级硬件在环测试台架系统提供电池组电压和隔离阻抗仿真器(Pack Voltage and Isolation Impedance Simulator)让用户能够轻易完成上述工况测试。可程控化的电压仿真器让用户可轻易仿真多种因连接不良所造成的压降情况，模块化特性更能灵活的依据不同的产品设计及特性，在短时间内对各个点位进行测试。此功能内建九个电阻档位(Opened、200K、500K、800K、1M、2M、3M、5M以及10M奥姆)的选择并透过可程序模块化的切换方式，以简单、有效和快速的弹性调整，满足不同规格产品测试的需要，让测试方案的经济效益发挥至最大。

▲电池组电压和隔离阻抗仿真器使用接口

致茂电子拥有 40 年精密量测仪器领域的丰富经验，是自动测试系统的领导者，专注于各种电力电子相关测试应用。随着新能源产业的蓬勃发展，我们积极参与电动汽车、储能系统以及燃料电池等领域的测试工作。我们致力于为每一次技术突破提供全方位的解决方案，以促进产业的持续进步与发展。

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