电池管理系统高压预充电简化说明及注

1、电池管理系统高压预充电简化说明及注意事项1正常预充电原理简述11 为什么要预充电？如图1所示，电池所带的电机控制器负载，前端都有较大的电容C，在冷态启动时，C上无电荷或只有很低的残留电压，当无预充电时，主继电器K+、K-直接与C接通，此时电池电压VB有300V以上高压，而负载电容C上电压接近0，相当于瞬间短路，负载电阻仅仅是导线和继电器触点的电阻，一般远小于20m。按根据欧姆定律，回路电阻按20m计算，VB和VC压差按300V计算，瞬间电流I=300/0.02=15000A。继电器K+及K-必损坏无疑。加入预充电过程，K+先断开，让阻抗较大的Kp和R构成的预充电回路先接通，我们一般选择预充电电

2、阻为100到200欧姆，这里我们用的200欧姆。VB与VC压差仍然按300V计算，在接通一瞬间，流过预充电回路进入电容C的最大电流Ip=300/200=1.5A。而预充继电器容量是10A，所以预充回路安全。当预充电电路工作时，负载电容C上的电压VC越来越高（预充电电流Ip越来越小），当接近电池电压VB时（图中的V足够小），这时，切断预充电，接通主继电器K+，不再有大电流冲击。因为I=(VB-VC)/R，此时VB-VC很小，所以电流小。图1 正常预充电简化示意图12 要点为什么叫预充电？这里的充电就是电池组对负载的充电。因此，预充电是电箱和外部负载共同作用的。外部负载的状况会影响预充电进程，有两

3、种异常情况：a） 负载开路导致假预充电完成。比如说负载线未接，或负载上还有一级继电器处于断开状态（比如吉工大的电机端预充电路），此时，BMS通过输出口检测到的VC不是真正的负载电容上电压，而是电池组的开路电压（OCV），马上得到虚假的VC=VB的信息，可能导致预充电结束，直接接通主继电器，但因为输出开路，并无危险。但是如果此时负载突然加上，因为预充电已结束，没有预充电路的电阻R限制电流，将会产生超大电流，损害线路或继电器。因此，在一般的预充电策略中，一上电就完成的可以判为故障，但会导致一直不接通，后续无法进行。b） 负载因故障一直有短路或较小阻性负载，会导致预充电过程中VC始终上不去（电压始终

4、降在预充电电阻R上），不仅导致预充电路过热，还会导致预充电失败，后续主继电器不接通，无法继续工作。2电池端和电机负载端都有预充电情况如图2所示，如果电池箱先上电，负载继电器后上电，电池箱就完成一次时间极短的假预充。若BMS此时也判断为正常而接通K+也无妨，让负载级预充电再工作一次也能达到相同效果。但如果BMS设计成判断假预充为异常而终止，则负载级将永远无电。现有系统是按前者设计的，它也有弊端，要是后级预充电不正常，则BMS无法保护继电器。如果先上负载电，负载预充电也很快接通，再上电池箱供电，电池箱可以正常完成预充电。但是，如果几乎同时上电，则它们的采样判断会互相影响，两级预充电同时工作时，BM

5、S预充电采样的电压不是电容C的真实电压VC，而是加上后级预充电阻RM上电压，会提前结束预充电，而后级负载预充电采样的电池电压VB也不是真正的VB，是比VB低了预充电电阻R的压降部分，也是压差较小提前结束，导致预充电切换到主电路时电流偏大。图2 负载端有一级预充电情况3应避免的异常操作解析综上，预充电是BMS和负载相互作用的。在负载也有预充电情况下，请注意几点：1 电池箱和电机部分，一定要错时上电（或依靠程序通讯协议错时）。2 错时上电时，总是让执行预充电的部分后上电。3 同时下电没关系。但是，如果只对无预充电功能部分单独下电并再次上电，将是非常危险的！例如：当时你们在吉工大测试时，电箱BMS预

6、充功能已禁止，而单独对电池箱下电，过一阵后再次上电，新换上的一只继电器又粘住了！原因在于，此时电机主继电器已闭合，预充电功能不起作用，而电箱下电导致无电输出，负载电容C上的电压被电机用光，此时再让BMS直接上电，必然有超大电流冲击。至于哪里的继电器容易坏，除了松下和泰科继电器本身差异外，后面接通有抖动的更吃亏（先接通的已稳定）。同样，如果电机负载部分无预充，那一定要让它先上电，如果让它后上电，也是有问题的。有人提出判断条件加严，但如果不明就里，则会导致不能接通，只会报警。 4、电容充电时间：电容充电放电时间计算公式 设，V0 为电容上的初始电压值； V1 为电容最终可充到或放到的电压值； Vt 为t时刻电容上的电压值。则， Vt="V0"+（V1-V0）* 1-exp(-t/RC)或， t = RC*Ln(V1-V0)/(V1-Vt)例如，电压为E的电池通过R向初值为0的电容C充电V0=0，V1=E，故充到t时刻电容上的电压为： Vt="E"*1-exp(-t/RC)再如，初始电压为E的电容C通过R放电V0=E，V1=0，故放到t时刻电容上的电压为： Vt="E"*exp(-t/RC)又如，初值为1/3Vcc的电容C通过R充电，充电终值为Vcc，问充到2/3Vcc需要的时间是多少？V0=V