BMS应该选用什么样的电池模拟器

继电器粘连检测比较“烧脑”，往后再拖一拖，今天聊点别的，换个话题。

聊一聊电池模拟器的选择问题。

在前面某文中提到过，BMS采集电芯的电压精度是有要求的；无论是自测，还是客户验收，我们都需要一个比较准的基准源来检测我们的硬件精度，验证是否满足需求，如果使用电池去做为基准源的话，一是调整电压比较麻烦，二是电池的电压会逐渐变化，三是不安全，测试时需要格外小心。

 

所以就出现了电池模拟器，最基本的功能就是可以人为任意设置目标电压值，并且精度稳定，有一定的带负载能力，满足测量要求（如下图一个比较常见的国外电池模拟器）。

 

我还记得当时刚刚工作时，跟着师傅做的第一个板子就是电池模拟器工装，当时做的功能比较简单，就直接一个DA输出。

但现在市场上已经有大量成熟的产品了，可以满足测试的各种需求，组成的测试系统框架如下图（图片来源于NGI官网）：

 

实际我们使用电池模拟器更多地用来模拟电芯电压和温度、模拟均衡和故障模拟等功能（下图来源于ETAS官网），而其他像什么模拟真实电池的充放电过程，这个其实我是感觉不太靠谱的。

 

下面来分析选用电池模拟器的几个关键需求。

1、模拟电芯电压

这个是最重要的需求，首先要决定需要多少路的电压模拟通道，一般的产品都在12路以上，这个根据产品需求提就好。

通道之间是互相电气隔离的，如果要串联，则需在外面通过线束连接实现。

电压模拟的原理如下图，通过DA芯片来设置输出目标电压，然后通过AD芯片来采集反馈端的输入电压，形成闭环系统，实时调整输出电压，提供输出精度；所以一般的模拟器电压输出都有四条线：两条输出线，两条采样线。

 

关于电压精度，其实这个也和AFE有关，同一个电池模拟器，用两个厂家的AFE采集到的结果可能是有1mV以上的偏差。排除这些干扰因素，我认为精度要在1mV以下才能满足通用的需求（尤其是产线生产时）。

一般厂家都会给出它的精度参数如下图（来源于NGI官网），主要根据设定分辨率和设定精度这两个参数去选择合适的产品。

 

2、模拟温度

温度模拟比较常用、也比较有效的方案就是电阻阵列，如下图所示；我们根据实际的NTC阻值表，确定需要的电阻阻值范围。

模拟器在每个阻值档位上面都设置了本档位阻值1、2、4、8倍数的四个电阻，然后根据这四个电阻的拼凑，可以进一步得到本档位内任意一个电阻值；这样的话，不同档位之间再进行拼凑，就可以得到我们想要的任意阻值。

下图中的阻值范围可以满足我们实际绝大部分需求。

 

应用中需要注意的就是BMS中的每一个温度采样通道，要配置单独的温度模拟电阻，不同通道之间不能共用，否则会造成内部分压而采集偏差。

3、模拟均衡

电池模拟器也要有一定的输出能力，包括拉电流、灌电流两种（下图来源于网络），用来模拟电池均衡功能。

 

如果一个模拟器同时给多个AFE并联使用，那么模拟器的输出能力要选取更大一些，基本上要到几安培左右；如果选取的输出电流太小，则在测试时会出现各种各样奇怪的问题。

总结：

有人质疑问：如果我用电池模拟器测试BMS，进而得到BMS精度满足要求的结论后，这个结论是否能说明BMS在测试真实电池时，精度也是满足要求的？这是个好问题，事实胜于雄辩，留给大家自己验证了。

审核编辑：符乾江