电子发烧友App

硬声App

0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示
电子发烧友网>电子资料下载>电子资料>电池管理系统(BMS)热插拔测试和序列设计详叙资料下载

电池管理系统(BMS)热插拔测试和序列设计详叙资料下载

2021-03-31 | pdf | 124.25KB | 次下载 | 免费

资料介绍

作者: 瑞萨君 目前,锂离子(Li-ion)电池技术被应用于各种便携式系统,包括真空吸尘器、锄草设备、手持式电动工具、电动自行车和能量存储系统。与其他化学电池相比,锂离子电池体积更小,重量更轻,电池寿命更长,但需要监控和保护以确保使用安全。 电池管理系统(BMS)的主要任务是保护电池组,而电池组监视器是协助保护BMS设备的关键。它监控每个电池组的电压,以及整个电池组的电压、温度和电流。监控这些参数使BMS控制器能够为整个电池组及其各电池单元提供安全的运行窗口。 BMS设备运行包含很多方面内容,但本文将主要讨论热插拔排序以及如何实现电池连接序列,而这些序列决定了BMS设备的热插拔性能。大多数工程师都熟悉热插拔这个术语,但是在处理BMS设备和开发热插拔测试排列时,由于存在大量BMS连接,工程师需要时刻牢记其功效。单个电池组监视器可以连接多达15个以上的热插拔。 热插拔测试运行条件 检测BMS设备热插拔稳健性需要几个“活跃”的单元连接,如图1所示。由于电池单元没有断电开关,所以连接会具备有源拉/灌电压。鉴于拥有多个有线BMS到电池组间的连接,BMS设备必须具备强大的热插拔性能。它必须能够应对在生产或应用环境中执行的任何连接顺序。每次连接新电池组时,BMS控制器都会面对热插拔的情况。 图1 热插拔测试需要可编程的切换以对每个单元连接进行控制/定时 热插拔期间的主要问题之一是BMS设备的各种电路区块在主电轨连通前就开始通电,这可能会导致电路运行异常。电池组监视器(如ISL94203或ISL94202)可通过在热插拔期间控制关键电路节点阻抗来解决这个问题。 热插拔测试的目标 在热插拔过程中可能会出现许多设备异常的情况,因此在热插拔测试过程中完成故障检测目标非常重要。 损坏的POR——异常状态-机器启动:此问题在于BMS控制设备需要在所有连接完成之前启动,这虽然不会造成毁灭性结果,但它可能导致生产过程中的ATE故障。过早的POR可能导致启动失败。因此,新的热插拔测试方法要能够在电池组连接过程中检测过早的POR或设备激活。 内部逻辑故障——数字状态异常:当数字逻辑电平具有亚稳态时会发生这种情况,亚稳态是逻辑电平介于有效电压阈值之间的水平状态。结果是数字状态寄存器报告异常字位组合。因此,测试装置必须在热插拔测试期间支持设备通信I2C,SPI),如表1所示。异常数字状态可能会导致ATE故障,需要重新启动设备。 表1 热插拔测试通过I2C或SPI通信总线记录BMS设备的内部寄存器 模拟偏置故障——电压读数不准:这是内部模拟参考或偏置电平未达到合适水平的情况。异常偏差可能导致内部和测量模拟值的持久性偏差。这些偏差可能导致永久性错误,需要重新进行完整的供电循环才能清除。图2显示了热插拔序列完成后模拟多路复用器(MUX)测量的数据。 图2 模拟电压测量可实现MUX性能的变化检测 制定热插拔连接序列 BMS热插拔稳定性需要解决随机功率序列的问题。这些序列定义了从单元测量节点到有源单元电压的连接顺序。这些序列定义本身就可以成为一项研究项目,以往在热插拔测试方面的经验表明这可能需要数千个连接序列。图3展示了热插拔测试的交换连接序列。在开发新的连接序列时,本文提供了一些不同的思路,这些都是多年测试开发积累的成果。 图3 包含交换连接序列的热插拔测试 基于存储测试模式功效的连接序列 除了定义热插拔连接序列之外,还需要增加存储测试(模式生成)的方法。实际上,存储测试是对存储体电力分配的动态性能测试。而且某些类型的测试模式比其他测试模式更强调功率分布。 例如,最近的一项工业BMS热插拔测试就要求以随机方式切换9个连接,连接包括VSS(pack-),VBAT(pack )和7个单元监视器连接。因此,从存储测试模式的角度来看是有9个连接的。 其他BMS设备有多达15个或更多的连接。如果连接序列的设计使用数学中排列的方法,则需要数千到数百万次测试。需要注意的是,每次测试需要包括上次测试结束断电、执行连接定序,以及确认POR状态的时间。完成热插拔定序后,每个测试都会触发一个POR循环,随后检查数字状态寄存器,并最后记录所有相关MUX信道的模拟测量值。 为了支持存储测试的观点,需要回顾一下存储测试模式及其目标故障检测。以下是存储故障情况列表: 1、SAF卡点类故障 2、TF过渡故障 3、CF耦合故障 4、NPSF邻域模式敏感故障 5、AF地址解析故障 通过分析这些故障模型,以及从存储器电路转换到热插拔测试,会发现一些故障实际上针对的是热插拔故障机制,发现故障2、3和4与热插拔故障检测相关。当出现不同的热插拔连接模式时,转换故障、耦合故障和邻域模式敏感故障都是可能发生的,耦合和邻域故障检测特别适合检测热插拔测试的有效性。 因此,新设计的热插拔序列会对连接的内部偏置施压,这比一次一个的测试方法对设备条件施加的压力更大。组合模式(如棋盘)增加到步行1s,步行0s是在此版本热插拔测试期间使用的基本模式。如图4所示,BMS器件需要在热插拔期间控制输入开关的阻抗,以便同时控制IC的输入信号。 图4 整体电路应力下的BMS热插拔连接 基于单个单元的一对一连接序列 这些模式具有一次一个连接模式的基本概念。例如简单的上升和下降收敛,以及一次一个的半随机模式。此处的目标是使用有效的模式选择,但限制这些序列类型的数量,这样可以确保在合理的时间内运行测试。 严格执行非重复排列计算可能会带来不合理的热插拔测试工作量。表2显示约9个连接的热插拔测试时间会超过400小时。这种方法对于设备重复测试、多设备测试或时序变化测试是不可行的。 表2 使用计算的非重复排列的连接顺序在实际实验室环境中是不可行的 基于硬件互连设计的连接序列 最后一个需考虑的因素是连接器机械性能。硬件互连设计解决了与每个连接器建立的连接数量,并考虑了电力分配的整体结构。可以使用单个连接器与2、3和4个单元连接,这意味着互联的电池组包含一系列的连接器。 互连设计还可以包括用主电池组和电池组 节点分开制作的单元监视器连接。其他设计可能会将电池组-和电池组 并联,会导致主要供电点物理连接到两个不同的连接点。简而言之,基于硬件互连的序列是通过原理电路图驱动的。 具有互连延迟的连接序列 连接序列设计包括可编程延迟。除了指定收敛序列之外,每个测试步骤还包括测试定义部分的变量,该变量是收敛之间的可编程延迟。因此,考虑到测试时间,在早期进行测试可以缩短延迟。之后,随着测试的进行可以增加延迟值,以模拟电池连接所需的实际时间。 最好不要仅依靠数学排列来建立序列。相反的,序列应该是三种类型的组合。第一种类型是一次选择一种模式。第二种类型是基于有效输入应力一次选择几种模式。第三种是基于连接器方案的序列组合,即每个插头组件的物理触点。 只要注重序列效力,就可重复测试运行,也可以进行多个设备的测试。序列效力可缩短测试时间,因此从安全角度来看,人员可以随时待命。最后,测试过程中的时序可以进行扩展,来模拟工厂/用户连接过程中自然发生的延迟。 结论 在设计电池管理系统时,热插拔性能是设备认证的关键。本文分析了BMS热插拔测试和序列设计的诸多方面,并列出了应遵循的理想故障范围。同时还了解到连接序列(和时序)可以解决实际热插拔测试的根本问题。工程师应将序列开发视为一个连续的过程,未来的开发将主要由BMS到电池组的互连来驱动,而测试条件则依赖于参考设计及其变化。 (mbbeetchina)
下载该资料的人也在下载 下载该资料的人还在阅读
更多 >

评论

查看更多

下载排行

本周

  1. 1山景DSP芯片AP8248A2数据手册
  2. 1.06 MB  |  532次下载  |  免费
  3. 2RK3399完整板原理图(支持平板,盒子VR)
  4. 3.28 MB  |  339次下载  |  免费
  5. 3TC358743XBG评估板参考手册
  6. 1.36 MB  |  330次下载  |  免费
  7. 4DFM软件使用教程
  8. 0.84 MB  |  295次下载  |  免费
  9. 5元宇宙深度解析—未来的未来-风口还是泡沫
  10. 6.40 MB  |  227次下载  |  免费
  11. 6迪文DGUS开发指南
  12. 31.67 MB  |  194次下载  |  免费
  13. 7元宇宙底层硬件系列报告
  14. 13.42 MB  |  182次下载  |  免费
  15. 8FP5207XR-G1中文应用手册
  16. 1.09 MB  |  178次下载  |  免费

本月

  1. 1OrCAD10.5下载OrCAD10.5中文版软件
  2. 0.00 MB  |  234315次下载  |  免费
  3. 2555集成电路应用800例(新编版)
  4. 0.00 MB  |  33566次下载  |  免费
  5. 3接口电路图大全
  6. 未知  |  30323次下载  |  免费
  7. 4开关电源设计实例指南
  8. 未知  |  21549次下载  |  免费
  9. 5电气工程师手册免费下载(新编第二版pdf电子书)
  10. 0.00 MB  |  15349次下载  |  免费
  11. 6数字电路基础pdf(下载)
  12. 未知  |  13750次下载  |  免费
  13. 7电子制作实例集锦 下载
  14. 未知  |  8113次下载  |  免费
  15. 8《LED驱动电路设计》 温德尔著
  16. 0.00 MB  |  6656次下载  |  免费

总榜

  1. 1matlab软件下载入口
  2. 未知  |  935054次下载  |  免费
  3. 2protel99se软件下载(可英文版转中文版)
  4. 78.1 MB  |  537798次下载  |  免费
  5. 3MATLAB 7.1 下载 (含软件介绍)
  6. 未知  |  420027次下载  |  免费
  7. 4OrCAD10.5下载OrCAD10.5中文版软件
  8. 0.00 MB  |  234315次下载  |  免费
  9. 5Altium DXP2002下载入口
  10. 未知  |  233046次下载  |  免费
  11. 6电路仿真软件multisim 10.0免费下载
  12. 340992  |  191187次下载  |  免费
  13. 7十天学会AVR单片机与C语言视频教程 下载
  14. 158M  |  183279次下载  |  免费
  15. 8proe5.0野火版下载(中文版免费下载)
  16. 未知  |  138040次下载  |  免费