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【详解】动力电池管理系统系统的保护方案

导读: 作为电动车动力电池系统的“大脑”,动力电池管理系统(BMS)的设计和性能直接影响电动汽车的使用和安全,产品应通过EMC测试,对于使用中可能存在的过载、短路、浪涌、静电等具有完善的保护功能。

  电动汽车的安全性,尤其是动力电池的安全性,一直以来都是消费者关注的重点。作为电动车动力电池系统的“大脑”,动力电池管理系统(BMS)的设计和性能直接影响电动汽车的使用和安全,产品应通过EMC测试,对于使用中可能存在的过载、短路、浪涌、静电等具有完善的保护功能。BMS开发和生产应符合ISO26262标准,其设计方法、安全技术、测试方法以及需要达到的技术指标的要求非常严格。

  常规BMS系统框图如图1所示,主要由主控单元、从控单元、信息采集单元、信息传输及显示单元等组成。在硬件设计过程中,为达成产品的高可靠性和安全性,在各功能区需要选择PPTC、FUSE等被动保护器件以保护电子电路在复杂电磁环境中的功能和安全。

图1:BMS系统框图

  (1)控制单元电源输入保护

  在电动汽车的使用过程中,其电子设备常常遭受瞬态脉冲骚扰源的干扰,其形态为各种瞬变电压或者电路开断瞬间的电弧等,可以影响电子设备的正常工作或造成设备损坏。

  ISO 7637中规定的5种脉冲用以模拟现实使用环境中可能出现的瞬态电压变化,脉冲1、脉冲2b及脉冲5属于高能量脉冲,测试时较难通过。设计上可以通过选用PPTC和TVS实现电压钳位和限流的作用,保护下游电子电路的安全。PPTC由于其独特的电阻温度特性,可以在TVS导通后,抑制电流,减小TVS的泻流时间,起到保护TVS及后级电路作用。由表1可以看出,PPTC与TVS的组合方案可以更好地帮助电子系统抵御抛负载脉冲的影响。

表1 PTC对抛负载测试的影响

图2 PTC在电子系统电源中的典型应用

  PPTC在汽车电子电路中的典型应用电路如图2所示。PPTC的选用,不仅可以帮助系统通过抛负载等脉冲干扰测试,还可以抑制系统过流和保护短路的情形。在实际设计选型过程中,需要考虑电路的最高工作电压,最大工作电流、使用最高温度及尺寸封装。对于一些过流故障情况下的动作要求及高温下的保持电流折减也要有充分的考虑。最后在实际测试中优化选型参数,达到最优的保护效果。TE Connectivity的Auto系列PPTC,适用于汽车相关产品的应用,您可以通过查询官网或与我们直接联系来获得选型上的帮助。

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责任编辑:Angela
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