OCP ORV3 智能電池備用裝置的電池管理系統(tǒng)

登記	地址	長度（以字節(jié)為單位）
命令電壓	0x00	0x16
命令溫度	0x01	0x08
命令	0x02	0x16
CMD_風(fēng)扇_錯(cuò)誤	0x03	1
命令結(jié)束	0x04	1
CMD_停止_放電	0x05	1
CMD_BMS_故障	0xE0	0x06
CMD_制造日期	0xF0	0x07
CMD_Serial_Number	0xF1	0x07

請注意，目前所有 BMS 微控制器寄存器都是只讀寄存器。構(gòu)建日期和序列號(hào)僅被捕獲一次，并存儲(chǔ)在主微控制器的外部 EEPROM 中。

電池檢測和平衡操作

電池充電技術(shù)

恒定電壓 (CV) 和恒定電流 (CC) 是電池充電系統(tǒng)中采用的兩種不同的充電技術(shù)，用于優(yōu)化充電過程并延長電池壽命。

恒壓充電

CV 充電是一種充電方法，在充電的初始階段向電池組施加固定電壓。充電過程開始時(shí)，BBU 模塊處于充電模式，并保持 44 V 的穩(wěn)定電壓水平，同時(shí)允許 5 A 的充電電流隨著電池 SOC 的增加而逐漸減小。這種方法在防止過度充電方面特別有效，因?yàn)殡妷罕３趾愣ú⑶也怀^電池的安全電壓限值。一旦電池組電壓達(dá)到 37 V 至 40 V 或預(yù)定義閾值，充電器可能會(huì)轉(zhuǎn)換到不同的充電階段，例如將充電電流從 5 A 降低到 0.5 A。

CC 充電

另一方面，CC 充電涉及向電池組端子施加恒定的充電電流。在此階段，充電電流保持恒定在 5 A，而電池電壓隨著電池充電而逐漸上升。

該方法對于快速充電初始電量較低的電池組尤其有用。它確保電流以受控方式流入電池組，直到達(dá)到某個(gè)電壓水平。一旦電池組電壓達(dá)到預(yù)定點(diǎn)，充電過程可能會(huì)轉(zhuǎn)換到不同的階段，例如將恒定電流從 5 A 降低到 2 A 或恒定電壓階段。

在 BBU 模塊電池組充電模式中，CV 和 CC 充電方法經(jīng)常結(jié)合使用，以獲得最佳充電曲線。早期 CC 階段有助于快速向電池輸送能量，而第二個(gè) CV 階段則通過限制電壓來避免過度充電。這種組合技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高效充電、延長電池壽命并保持電池組的安全性和性能。正確的 CV 和 CC 充電機(jī)制實(shí)施對于 BBU 模塊充電操作至關(guān)重要。

Cell檢測方法

電池檢測方法是電池管理系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵方面。該技術(shù)旨在準(zhǔn)確確定電池組中每個(gè)電池的電壓和狀態(tài)。通過采用復(fù)雜的傳感電路和測量算法，電池檢測方法使系統(tǒng)能夠收集有關(guān)每個(gè)電池的電壓、溫度和整體健康狀況的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。然后利用這些信息做出有關(guān)充電、放電和平衡操作的明智決策，從而確保電池組的最佳性能、安全性和使用壽命。有效的電池檢測對于維持現(xiàn)代儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體效率和可靠性至關(guān)重要。

ADBMS6948 的 11 個(gè) ADC 專用于感測電池組的 11 個(gè)差分電池輸入。電池組采用 11 串聯(lián)和 6 并聯(lián)配置，并連接到 C0 至 C10 引腳，即 BMS 的 ADC。它們的輸入范圍為 –2.5 V 至 +5.5 V，采樣頻率約為 4 MHz，每 1 毫秒產(chǎn)生 16 位結(jié)果，LSB 為 150 μV。另外 11 個(gè) ADC 專用于同時(shí)測量 11 個(gè)差分輸入，使用 S 引腳，輸入范圍為 0 V 至 5.5 V，采樣頻率約為 4 MHz，每 8 毫秒產(chǎn)生 13 位結(jié)果，LSB 為 1.6 mV。這些 S-ADC 通過與 C-ADC 完全獨(dú)立的測量方法實(shí)現(xiàn)冗余電池電壓測量。

被動(dòng)平衡操作

被動(dòng)平衡是電池系統(tǒng)管理中常用的一種技術(shù)，其中將被動(dòng)元件(特別是電阻器)的使用與與各個(gè)電池并聯(lián)布置的 MOSFET 集成相結(jié)合。這些集成元件充當(dāng)電壓泄放器或能量耗散器的角色，有助于控制電壓或能量狀態(tài)升高的電池中剩余能量的耗散。其結(jié)果是電池單元之間的電壓電位或能量狀態(tài)逐漸協(xié)調(diào)，從而促進(jìn)長時(shí)間內(nèi)的電壓和能量平衡。

如果電池組中的電池不平衡，則必須通過放電電壓較高的電池來平衡 BMS。ADBMS6948 上的 S-ADC 引腳可用于放電單個(gè)電池。S-ADC 引腳上的內(nèi)置 MOSFET 可用于放電電池。每個(gè) S-ADC 的引腳都可以單獨(dú)控制或使用 PWM 連續(xù)控制。通過配置 PWMA、PWMB 和 CFGB 寄存器，在 BMS 微控制器處于睡眠模式時(shí)平衡電池也是可行的。

使用庫侖計(jì)對電池進(jìn)行充電

庫侖計(jì)的主要用途是準(zhǔn)確測量流入和流出電池或電路的電荷量(以庫侖為單位)。通過這種測量可以更好地控制電池組的充電和放電，確保更長的電池組壽命、更高的效率和更準(zhǔn)確的容量監(jiān)控。

ADBMS6948 具有集成庫侖計(jì)。這樣可以監(jiān)控充電過程中流過電池的電荷量。庫侖計(jì)也稱為集成電流傳感器或電荷監(jiān)控器，用于測量傳輸?shù)诫姵鼗驈碾姵貍鬏數(shù)目傠姾闪?以庫侖為單位)。當(dāng)使用庫侖計(jì)為電池充電時(shí)，計(jì)數(shù)器會(huì)監(jiān)控傳輸?shù)诫姵氐碾姾闪?。這是通過測量流過電池的電流并隨時(shí)間積分來計(jì)算總電荷來實(shí)現(xiàn)的。因此，估計(jì)電池的 SOC 并實(shí)施充電算法可以優(yōu)化充電過程。

ADBMS6948 庫侖計(jì)的基本操作是將流入或流出電池組的電流隨時(shí)間積分，以計(jì)算傳輸?shù)目傠姾伞Ｆ涔ぷ髟砣缦拢?

· 電流測量：該設(shè)備測量流入或流出電池的電流，這通常使用電流傳感器(例如連接在電池組低壓側(cè)的分流電阻器)來完成。

· 積分：使用 ADBMS6948 對測量的電流進(jìn)行隨時(shí)間積分。積分涉及定期匯總電流值以計(jì)算累積電荷。

· 容量計(jì)算：累計(jì)電量轉(zhuǎn)換為安培小時(shí) (Ah) 或庫侖。這提供了有關(guān)電池組剩余容量的信息。

· 監(jiān)控和顯示：計(jì)算出的容量經(jīng)過處理，傳輸?shù)街?MCU，并顯示到圖形用戶界面以供進(jìn)一步處理。這些信息對于電池管理、確定 SOC 以及防止過度充電或過度放電非常有用。

充電時(shí)，庫侖計(jì)會(huì)持續(xù)測量流過電池的電流，并隨時(shí)間積分。通過了解電池的初始 SOC，您可以通過將積分電荷添加到初始值來估算充電期間的 SOC。此估算有助于防止過度充電，并允許實(shí)施充電算法，以優(yōu)化充電過程，以適應(yīng)溫度、電池年齡和化學(xué)性質(zhì)等因素。

概括

因此，將 ADI 的 ADBMS6948 BMS 與 BBU 集成至關(guān)重要。BMS 具有許多優(yōu)勢，可提高電池系統(tǒng)的性能、安全性、可靠性和使用壽命。通過優(yōu)化電池性能，良好的 BMS 有助于最大限度地延長電池壽命和容量，確保高效利用其儲(chǔ)能能力。它主動(dòng)管理充電和放電過程，防止過度充電、過度放電和過熱，從而損壞電池。安全性是一個(gè)關(guān)鍵方面，尤其是對于電池系統(tǒng)而言。BMS 結(jié)合了安全功能和監(jiān)控機(jī)制，以防止熱失控并最大限度地減少潛在危險(xiǎn)。它可以防止過流、過壓和異常溫度情況，保護(hù)電池系統(tǒng)和周圍環(huán)境。能源效率是 BMS 的另一大優(yōu)勢。優(yōu)化充電和放電過程可最大限度地減少能源損失并提高 BBU 的整體效率。這意味著節(jié)省成本、減少環(huán)境影響并增加可用能源的利用率。

BMS 還能準(zhǔn)確監(jiān)測和估計(jì)電池組的 SOC 和 SOH。這些信息對于正確管理電池使用、計(jì)算剩余運(yùn)行時(shí)間以及規(guī)劃維護(hù)或更換至關(guān)重要。添加庫侖計(jì)對于精確測量和監(jiān)測非常重要。這些信息對于高效電池管理和延長各種應(yīng)用中的電池壽命至關(guān)重要，從而提高系統(tǒng)可靠性并降低意外故障的可能性。

總體而言，ADI 的 ADBMS6948、BBU 中的 BMS 在保證數(shù)據(jù)中心的最佳性能、安全性和可靠性方面發(fā)揮著重要作用。它提供了每個(gè)用戶都應(yīng)該了解的關(guān)鍵信息，以延長其可服務(wù)性操作。