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電池管理系統硬體迴路測試

應用簡介
電池管理系統(Battery Management System, BMS)是個複雜且快速動作的上位控制系統。時下的新能源電動車,驅動車輛電機所需要的電壓,需要串聯多顆電芯(cell)形成電池堆(stack);達到續航里程所需的電量,則是要將這些串聯的電芯組進行並聯,最終封裝成一個電池組(pack)。由於每個電芯的工況都不盡相同,只要其中一節電芯過充或過放,這個電池組就會出問題。因此,對電池組裡的每一節電芯進行監控、管理,便為 BMS 的價值所在,主要功能如下:
  • 主/被動維持電池組的整體平衡,以減緩電池組的衰減
  • SOC - State of Charge:電池剩餘電量,需維持合理範圍
  • SOH - State of Health:電池健康狀態,可監控電池的額定輸出
  • 溫度控制、短路、斷路等故障測試

 

 

架構概述

 

由於一輛車的電池組可能由成千上萬的電芯所組成,要實現電池管理系統在硬體迴路(Hardware-in-the-loop,HIL)平台上測試時,如右圖,一般建議針對其中一組電池模組(battery module)進行模擬,其餘則是透過電源供應器實現等效電路。
在這樣的硬體迴路架構下,Opal-RT 透過即時且微秒等級的訊號,將運算得到的電池模型響應,透過 Pickering 的電池模擬卡與外部真實的 BMS 進行同步交握。


 

分析/結論

 

電池的響應頻率並不高,因此大約毫秒等級就可以描繪出真實的電池動態響應,Opal-RT 的價值在於模擬變流器及馬達的電力電子和電機模型,FPGA-based 的高運算能力使得計算步長可以小於 1 個微秒,精準反應馬達的行為,進而使得電池組的工作狀態可以更加準確。

 

 



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TNM001-電池管理系統硬體迴路測試-2023.03.pdf

電池管理系統硬體迴路測試
2020-11-23 11:19:00
2024-07-03 11:55:00
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