許多便攜式電子設備已經(jīng)使用先進的電池管理系統(tǒng)(BMS)。電動、混合動力和插電式混合動力汽車中的BMS則要復雜許多，特別是在高壓電氣系統(tǒng)中。具有高共模電壓的級聯(lián)電池組的安全電流隔離是關鍵的主要功能。

通常來說，為了大型電池組的電池平衡，必須開發(fā)全新的電路技術和更精確的檢測方法。另一個決定性因素是隔離各種功能塊以保護敏感系統(tǒng)免受電池的高能量影響。為此，供應商專門開發(fā)了電感組件，比如隔離電源變壓器和共模扼流圈，它們顯著提高了電池組乃至車輛的安全性和整體功能。

關鍵方面

在設計電池組時需要考慮兩個特別關鍵的方面：

首先，電池過度充電會導致電池過熱。電池單元具有相對較窄的指定溫度范圍，過多的熱量可能會損壞它們甚至導致熱失控，從而引起火災或爆炸。因此必須不惜一切代價防止過熱。

其次，將電池放電到某個閾值以下會導致其容量永久性降低，該閾值取決于電池的化學成分或技術，并記錄在主要供應商的數(shù)據(jù)表中，例如Samsung SDI。

控制能量流

與車載充電器配合使用時，BMS必須將電池單元保持在規(guī)定的工作范圍內(nèi)，也應保持在過充電和欠充電的灰色區(qū)域，以防止發(fā)生故障和損壞。在這種情況下，必須遵守充電和放電電流的允許限制，以及充電和放電電壓的高低范圍。根據(jù)相應的拓撲結構，半導體開關控制電流。由于高共模電壓，隔離電源變壓器通常用在基于低電壓的電池單元平衡和監(jiān)控IC之間，通過菊花鏈配置保證電池組中的通信連貫。具有高隔離電壓的隔離電源變壓器，例如來自Pulse的PH9185. XXXNL系列器件可保護控制電路免受高共模電壓的影響，該系列器件還能夠配置各種傳動比。

補償過電壓和欠電壓

過電壓和欠電壓可能會導致電池損壞和老化。為避免這種情況發(fā)生，需要沿電池組均勻分配電池電壓。為此，BMS測量每個電池單元的電壓，通過電池之間的電荷轉移或單個電池的簡單放電將其調節(jié)到總電平。在高于平均電壓的電池中，過量電荷會被分配到其它電池。

防止過熱

溫度傳感器連續(xù)測量溫度，從而確保電池單元保持在指定的溫度范圍內(nèi)。如果溫度超過臨界水平，控制系統(tǒng)則中斷充電或放電過程，直到過熱電池的溫度再次達到安全水平。

特性：

?5000 V rms隔離電壓

?600 V rms工作電壓

?8 mm空氣和爬電距離以及增強隔離

?通過UL和TUV認證，符合AEC-Q200標準

Pulse 的PH9185.XXXNL隔離電源變壓器可以保護控制電路免受過多電池電量的影響。

Pulse的PA4334電感組件可快速精確地檢測電池電壓的變化。

開發(fā)人員可以在Pulse找到多種隔離電源變壓器產(chǎn)品。

補償電壓

BMS通常執(zhí)行所謂的庫侖計數(shù)以確定充電狀態(tài)(SoC)，它確定每個電池單元中剩余的電能量，并通過EMI保護接口將其傳輸?shù)娇刂茊卧?。這種可堆疊的架構可以支持大型電池上的數(shù)百個電池單元，從而確保所有電池放電均勻且電荷不低于閾值，因為低于閾值可能永久地降低電池總容量或導致深度放電無法進行。另外有一點很重要的是，要注意許多串聯(lián)連接的電池通過菊花鏈連接是具有較大的電壓電位差的。

這需要組件之間的電流隔離，變壓器適用于隔離PCB之間的串聯(lián)通信連接。在Pulse，借助于廣泛的隔離電源變壓器，開發(fā)人員可以輕易找到能夠精確提供所需工作電壓、通道數(shù)目、封裝形狀和封裝類型的產(chǎn)品型款。例如，HM11/21xxNL系列提供具有不同工作和隔離電壓的多種配置，以及一款適合各種用途的變壓器。這款隔離電源變壓器已獲批準，可用于市場上的許多芯片組(Renesas/Intersil, Rohm及其它電池平衡IC供應商)。

控制電流

經(jīng)過驗證的充電算法是恒定電流和恒定電壓相位的交替。在BMS中使用高電流電感組件來限制電流的改變率并消除充電電流的紋波，如Pulse的PA434xNL系列就適合此類用途。

物有所值

如果集成正確，這些基于創(chuàng)新磁性電源元件的BMS功能強大，絕對值得開發(fā)人員付出額外的努力。因為它們可以高效地評測和控制每個電池單元的性能和穩(wěn)定性，從而顯著延長電池壽命，使得電池系統(tǒng) ，乃至整個車輛變得更加安全。