BMS應(yīng)用傳感器：BMS和電流傳感器在新能源汽車電池管理上的應(yīng)用
日前，特斯拉汽車自燃事件引起了人們的廣大關(guān)注，人們對特斯拉汽車的強(qiáng)烈譴責(zé)甚至引起馬斯克的憤怒回應(yīng)，他曾經(jīng)在推特上表示：“媒體對特斯拉自燃事件的報(bào)道有過分渲染之嫌，每年數(shù)千起燃油車自燃致死事件視而不見，卻對一次沒有人員傷亡的特斯拉車輛自燃事件采用雙重標(biāo)準(zhǔn)。”
其實(shí)此次事件之所以會引起這么大的關(guān)注，主要原因在于此次汽車自燃時停在停車場，期間沒有任何充電，但就是這樣離奇自燃，而燃燒過程中還曾出現(xiàn)過三度爆炸，因此此次自燃才會引起廣大民眾對新能源汽車的恐慌。
資料圖 4月21日晚間，特斯拉Model S在上海某小區(qū)車庫突然自燃，火勢還殃及周邊停泊的其他車輛，這一場火災(zāi)，消防隊(duì)花了40分鐘才把大火撲滅
快速充電背后的自燃隱患
后經(jīng)相關(guān)部門初步判定，此次自燃是電池短路問題，業(yè)內(nèi)專家表示，此次特斯拉自燃可能與之前快速高速充電相關(guān)，其電池管理系統(tǒng)或許還不夠完善。
一般來說，大家都希望電動汽車充電的過程能少花點(diǎn)時間，快速充電滿足了大家的需求。
快充技術(shù)主要分為高電壓及高電流兩類，但高電壓比較危險(xiǎn)，所以現(xiàn)在的汽車快充都為高電流技術(shù)。
資料圖 快充充電樁
比如特斯拉推出的二代超級充電樁，充電效率在120~145千瓦左右。用這種電樁充電時，電流大小往往在300安培以上，如此大的電流需要一套強(qiáng)大的散熱系統(tǒng)控制溫度，否則很容易引起自燃。
另外，充電過程中還容易出現(xiàn)短路、過載、電阻過大、部件高溫的問題也有可能引發(fā)自燃事故。
其實(shí)一輛電動汽車的充電過程有三個關(guān)鍵角色：電芯、BMS電池管理系統(tǒng)、傳感器，這三者之間要是能完美配合，那么充電狀態(tài)下的安全就更有保障，否則就有可能會導(dǎo)致自燃現(xiàn)象。
資料圖 新能源汽車電池管理系統(tǒng)
BMS電池管理系統(tǒng)在三者之間起到很重要的作用，充電時，通過傳感器識別電池狀態(tài)，然后由BMS給出一個合理的充電方案。如果BMS設(shè)計(jì)要求低，汽車在充電過程出現(xiàn)了異常，電池充電系統(tǒng)有可能不發(fā)出停止充電的輸入信號，還在肆無忌憚的充電，這樣就會使得電池過熱。那如果是私拉電線，導(dǎo)致電池與相匹配的電壓不符，造成過熱現(xiàn)象，釀成自燃的可能性的確很大。
BMS電池管理系統(tǒng)：電池與用戶的紐帶
電池管理系統(tǒng)（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM）是電池與用戶之間的紐帶，可用于電動汽車、電瓶車、機(jī)器人、無人機(jī)等。
BMS最主要的功能，就是能夠提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。
資料圖 某類BMS系統(tǒng)的控制主板外觀圖
具體來說，電池管理系統(tǒng)主要有以下三個功能：首先，準(zhǔn)確估測動力電池組的荷電狀態(tài)，即電池剩余電量，保證SOC維持在合理的范圍內(nèi)，防止由于過充電或過放電對電池造成損傷，并隨時顯示混合動力汽車儲能電池的剩余能量，即儲能電池的荷電狀態(tài)。
其次，BMS還可以實(shí)現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測的功能。在電池充放電過程中，實(shí)時采集電動汽車蓄電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流及電池包總電壓，防止電池發(fā)生過充電或過放電現(xiàn)象。同時能夠及時給出電池狀況，挑選出有問題的電池，保持整組電池運(yùn)行的可靠性和高效性，使剩余電量估計(jì)模型的實(shí)現(xiàn)成為可能。
第三，保證電池間的均衡，即為單體電池均衡充電，使電池組中各個電池都達(dá)到均衡一致的狀態(tài)。均衡技術(shù)是目前世界正在致力研究與開發(fā)的一項(xiàng)電池能量管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。
總的來說，電動汽車電池管理系統(tǒng)(BMS)是連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶，它將電池或電池組的監(jiān)測及管理集于一體，從而確保電池或者電池組的安全可靠，并以最佳狀態(tài)輸出動力。
電流傳感器可檢測BMS系統(tǒng)中的充放電電流
而在新能源應(yīng)用的汽車領(lǐng)域，電流傳感器能夠?qū)ζ囆铍姵兀约盎旌蟿恿ζ噭恿﹄姵亟M，進(jìn)行精確的電池管理。例如，可以利用電磁感應(yīng)原理的開環(huán)電流傳感器,在隔離條件下，對交流電流信號過流進(jìn)行保護(hù)，從而方便實(shí)現(xiàn)開關(guān)量輸出。
電流傳感器及布置
電流傳感器可以用在純電動汽車的動力電池上，用以連接到BMS系統(tǒng)上，檢測充放電的電流，提高汽車電池的使用效率。
由于電流傳感器對直流、交流或脈沖電流進(jìn)行電隔離測量，具有良好的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。因而，在電池充放電過程中，BMS系統(tǒng)可以通過利用電流傳感器，實(shí)時采集電動汽車的動力電池組中每塊電池的端電壓和溫度，充放電電流及電池包總電壓，防止電池發(fā)生過充電或過放電現(xiàn)象。
此外，依靠電流傳感器，BMS系統(tǒng)級還能檢測電池用電及時給出電池狀況，有效杜絕出現(xiàn)電池漏液、絕緣受損以及局部短路的情況，進(jìn)而挑選出有問題的電池，保持整組電池運(yùn)行的可靠性和高效性。
BMS應(yīng)用傳感器：干貨 ｜ 帶你了解電動汽車 BMS 常用電流傳感器
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在一般低壓消費(fèi)類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，電流采樣一般都用小的精密電阻，通用采集電壓后，小電壓進(jìn)行放大，運(yùn)用差分比例放大，后經(jīng)過單片機(jī)采樣進(jìn)行處理計(jì)算電流處理。原來做射頻類的標(biāo)簽和讀卡器時，由于需要低功耗，加上一般這類設(shè)備需要的電壓都很低，所以元件都是超小的貼片。電動汽車的bms測動力電池阻的電流一般采用分流器或者霍爾傳感器。電流傳感器測電流，可以通過的這兩種方式實(shí)現(xiàn)——分流和磁性的示意圖，如圖1。
圖1 電流采集方法分流和磁性的示意圖
通過圖1中，可以知道，分流器測電壓是根據(jù)歐姆定律（Ohm's Law）I=U/R，如果已知電壓和電阻，電流就可以知了，下面來具體看一下分流器接在電路中的位置，如圖2所示。
圖2 分流器在電路中的連接
具體計(jì)算方法，這里為了表達(dá)清楚直接用國外公司設(shè)計(jì)的BMS產(chǎn)品中給出的主控芯片如何計(jì)算的原文。
Current is calculated by the voltage drop at the shunt resistor. 1 LSB of the 18 bit ADC represents different currentvalues according to the shunt resistance. The LSB coefficient can be calculated as:
where the Vdropx represents the voltage drop on different shunt resistor at current Icurrentx.ADC has a pre-set gain of 8, with a maximum input voltage difference of 0.256 V.
做程序的朋友都清楚LSB,所以KLSB,如何計(jì)算就不給出來了。對于分流器最后再來看看它長什么樣吧。如圖3所示。
圖3 分流器實(shí)物圖
通過圖1從安培定律和法拉第定律（Ampere & Faraday's laws）出發(fā)霍爾傳感器用的更多些，主要是因?yàn)榛魻杺鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)上更易于安裝，能夠提供高額定電流的測試，同時，不產(chǎn)生熱量。因?yàn)榉至髌鬟€是基于歐姆定律，電流流過電阻根據(jù)I*I*R,可以知道電阻上會產(chǎn)熱的。
如圖4所示，給出了霍爾傳感器在電池管理系統(tǒng)BMS中的位置。
圖4 霍爾傳感器在電路中的位置
再看一下如何計(jì)算電流，具體公式見圖5。
圖5 閉環(huán)傳感器結(jié)構(gòu)及公式
圖5還比較復(fù)雜，實(shí)際上真正用到的霍爾傳感器一般電壓都是-15v~+15v之間的，結(jié)構(gòu)如下圖6所示。
圖6 霍爾傳感器的接線示意圖
通過圖5和圖6，應(yīng)該很容易清楚那個測量電流IP怎么算吧，這個太簡單了，不再詳述了。最后看下本人用在電動汽車上測電流強(qiáng)度的霍爾傳感器的長相吧，見圖7
圖7 霍爾傳感器
寫了這么多希望能給大家介紹清楚了。哪里有些的不妥的，請多多指教。
BMS應(yīng)用傳感器：電動汽車bms常用電流傳感器介紹
電動汽車bms常用電流傳感器介紹
[復(fù)制鏈接]
本帖最后由 alan 于 2018-7-13 14:48 編輯
在一般低壓消費(fèi)類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，電流采樣一般都用小的精密電阻，通用采集電壓后，小電壓進(jìn)行放大，運(yùn)用差分比例放大，后經(jīng)過單片機(jī)采樣進(jìn)行處理計(jì)算電流處理。原來做射頻類的標(biāo)簽和讀卡器時，由于需要低功耗，加上一般這類設(shè)備需要的電壓都很低，所以元件都是超小的貼片。電動汽車的bms測動力電池阻的電流一般采用分流器或者霍爾傳感器。電流傳感器測電流，可以通過的這兩種方式實(shí)現(xiàn)——分流和磁性的示意圖，如圖1。
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圖1 電流采集方法分流和磁性的示意圖
通過圖1中，可以知道，分流器測電壓是根據(jù)歐姆定律（Ohm's Law）I=U/R，如果已知電壓和電阻，電流就可以知了，下面來具體看一下分流器接在電路中的位置，如圖2所示。
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圖2 分流器在電路中的連接
具體計(jì)算方法，這里為了表達(dá)清楚直接用國外公司設(shè)計(jì)的BMS產(chǎn)品中給出的主控芯片如何計(jì)算的原文。
Current is calculated by the voltage drop at the shunt resistor. 1 LSB of the 18 bit ADC represents different currentvalues according to the shunt resistance. The LSB coefficient can be calculated as:
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where the Vdropx represents the voltage drop on different shunt resistor at current Icurrentx.ADC has a pre-set gain of 8, with a maximum input voltage difference of 0.256 V.
做程序的朋友都清楚LSB,所以KLSB,如何計(jì)算就不給出來了。對于分流器最后再來看看它長什么樣吧。如圖3所示。
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圖3 分流器實(shí)物圖
通過圖1從安培定律和法拉第定律（Ampere & Faraday's laws）出發(fā)霍爾傳感器用的更多些，主要是因?yàn)榛魻杺鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)上更易于安裝，能夠提供高額定電流的測試，同時，不產(chǎn)生熱量。因?yàn)榉至髌鬟€是基于歐姆定律，電流流過電阻根據(jù)I*I*R,可以知道電阻上會產(chǎn)熱的。 如圖4所示，給出了霍爾傳感器在電池管理系統(tǒng)BMS中的位置。
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圖4 霍爾傳感器在電路中的位置
再看一下如何計(jì)算電流，具體公式見圖5。
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圖5 閉環(huán)傳感器結(jié)構(gòu)及公式
圖5還比較復(fù)雜，實(shí)際上真正用到的霍爾傳感器一般電壓都是-15v~+15v之間的，結(jié)構(gòu)如下圖6所示。
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圖6 霍爾傳感器的接線示意圖
通過圖5和圖6，應(yīng)該很容易清楚那個測量電流IP怎么算吧，這個太簡單了，不再詳述了。最后看下本人用在電動汽車上測電流強(qiáng)度的霍爾傳感器的長相吧，見圖7.
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圖7 霍爾傳感器
寫了這么多希望能給大家介紹清楚了。哪里有些的不妥的，請多多指教。
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BMS應(yīng)用傳感器：電流傳感器ACS724應(yīng)用于BMS檢測電池管理系統(tǒng)的充放電電流
在新興能源應(yīng)用的汽車領(lǐng)域，電流傳感器能夠?qū)ζ囆铍姵兀约盎旌蟿恿ζ噭恿﹄姵亟M，進(jìn)行精確的電池管理。例如，可以利用電磁感應(yīng)原理的開環(huán)電流傳感器,在隔離條件下，對交流電流信號過流進(jìn)行保護(hù),從而方便實(shí)現(xiàn)開關(guān)量輸出。
未來的電動車，將以鋰電池為主要動力驅(qū)動來源，主要原因在于鋰電池有高能量密度優(yōu)勢，所以性能較為穩(wěn)定。但鋰電池大量生產(chǎn)時品質(zhì)不易掌握，電池芯出廠時電量即存在些微差異，且隨著操作環(huán)境、老化等因素，電池間不一致性將愈趨明顯，電池效率、壽命也都將變差，再加上過充或過放等情況，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致起火燃燒等安全問題。
因此，透過電池管理系統(tǒng)，即BMS系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確量測電池組使用狀況，保護(hù)電池不至于過度充放電。BMS，常被稱為新能源汽車電池的“大腦”，是新能源汽車的三大核心技術(shù)之一。同時，作為連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶，BMS系統(tǒng)的主要功能包括：電池物理參數(shù)實(shí)時監(jiān)測；電池狀態(tài)估計(jì)；在線診斷與預(yù)警；充、放電與預(yù)充控制；均衡管理和熱管理等。
電流傳感器ACS724LLC可以用在純電動汽車的動力電池上,用以連接到BMS系統(tǒng)上，檢測充放電的電流，提高汽車電池的使用效率。
ACS724：汽車級電流隔離電流傳感器 IC 采用共模場抑制技術(shù)和小型 SOIC8 封裝
Allegro? ACS724 電流傳感器 IC
是工業(yè)、汽車業(yè)、商業(yè)和通信系統(tǒng)交直流傳感的精確經(jīng)濟(jì)的解決方案。小型封裝非常適合空間狹小的應(yīng)用，由于減少了電路板的面積，還降低了成本。典型應(yīng)用領(lǐng)域包括電動機(jī)控制、載荷檢測和管理、開關(guān)式電源和過電流故障保護(hù)。
該器件具有精確的、低偏移線性霍爾傳感器電路，并在晶片表面附近設(shè)有銅傳導(dǎo)通路。通過該銅傳導(dǎo)通路的應(yīng)用電流能夠生成可被集成霍爾 IC
感應(yīng)并轉(zhuǎn)化為成比例電壓的磁場。電流以差分形式感測，以便抑制共模場，提高在磁噪聲環(huán)境下的測量精度。通過磁場與霍爾傳感器的靠近來優(yōu)化固有器件精確度。低偏移、斬波穩(wěn)定
BiCMOS 霍爾 IC 提供精確比例電壓，該 IC 在封裝后還要經(jīng)過精確度編程。通過一次銅導(dǎo)體路徑（從引腳 1 和 2 至引腳 3
和 4）的電流增加時，該器件的輸出具有正斜率，該路徑用于電流感測。該傳導(dǎo)路徑的常規(guī)內(nèi)電阻為
1.2mΩ，具有較低的功率損耗。
傳導(dǎo)路徑的端子與傳感器引線（引腳 5-8）采用電氣隔離。由此可在高電平電流傳感應(yīng)用場合使用 ACS724
電流傳感器，而且無需使用高電平側(cè)差分放大器或其他昂貴的隔離技術(shù)。
ACS724 采用扁平表面的小封裝安裝座 SOIC8。引腳架采用 100％
霧錫電鍍，可與標(biāo)準(zhǔn)無鉛（Pb）印刷電路板裝配流程兼容。該器件的內(nèi)部無鉛，但倒裝芯片高溫鉛基焊球除外，目前該器件屬于 RoHS
豁免產(chǎn)品。該器件在工廠裝運(yùn)前，經(jīng)過充分校準(zhǔn)。
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特色和優(yōu)點(diǎn)：
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差分霍爾傳感抑制共模場
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1.2 mΩ 一次導(dǎo)體，功率損失低，耐沖擊電流容量大。
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集成屏蔽實(shí)際上消除了從電流導(dǎo)體至晶片的電容耦合，顯著抑制了高 dv/dt
瞬變導(dǎo)致的輸出噪聲
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憑借專有放大器和過濾器設(shè)計(jì)技術(shù)，該器件具有業(yè)界領(lǐng)先的噪聲性能，并且?guī)捯诧@著改善
?
高帶寬 120 kHz 模擬輸出縮短了控制應(yīng)用中的響應(yīng)時間。
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濾波器引腳允許用戶以更低的帶寬過濾輸出信號，以提高分辨率
?
利用專利集成數(shù)字溫度補(bǔ)償電路，您可以在開環(huán)傳感器中獲得近似閉環(huán)的溫度測量精確度。
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小型扁平 SOIC8 封裝適合空間狹小應(yīng)用
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過濾器引腳簡化了帶寬限制，可以在較低的頻率獲得更好的分辨率。
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5 伏特，單電源操作
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與交直流電流成正比的輸出電壓
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出廠時校準(zhǔn)靈敏度和靜態(tài)輸出電壓實(shí)現(xiàn)更高精確度
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穩(wěn)定斬波實(shí)現(xiàn)極度穩(wěn)定的靜態(tài)輸出電壓
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近零的磁滯
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電源電壓的成比例輸出
0 至 50 A 整合式導(dǎo)體傳感器 IC
Allegro 通過倒裝芯片技術(shù)開發(fā)專有封裝，為電流感應(yīng)提供獨(dú)特的解決方案。 該技術(shù)以小型封裝設(shè)計(jì)提供出色的磁性耦合和高達(dá) 3000
VRMS 的電流隔離。 該小型低厚度封裝非常適合用于減少感應(yīng)電阻器運(yùn)算放大器或大型電流變換器配置中 PCB 面積。
低電阻內(nèi)部導(dǎo)體可感應(yīng)高達(dá) 50 安培的連續(xù)電流。 Allegro 完全集成的電流傳感器 IC
下線時已經(jīng)過工廠編程，以最大限度提高器件在各種溫度中的精度，并提供一般為 1% 的輸出誤差。
50-200A的電流檢測可以選擇ACS758
