如何使工作状态下的电池保持安全可靠?你需要了解电池监控系统!
研究表明,对于锂离子蓄电池来说,电池充满电时其正极的材料组成是脱锂态的钴酸锂(Li0.5CoO2),负极是嵌锂碳(LiC6)。钴酸锂在高温下会发生分解反应释放氧气,而嵌锂碳的化学反应活性基本上与金属锂相近。所以如果发生燃烧,那基本上就相当于金属锂在富氧环境中燃烧一样了!这是一件很可怕的事情。
综上所述,当电池单元的劣化状态出现偏差时,充电时和放电时都无法发挥电池组的最大能力,甚至引起事故。从小的地方说,经常看到手机在充电时发生爆炸事故的新闻;从大的地方讲,被称为“梦想客机”的波音787在出厂投入航线不长时间就不断出现故障,而其中有些故障有可能就是因为飞机使用的锂离子蓄电池的电池单元平衡出了问题。据2015年5月初的报道,因波音787可能在电力供应方面存在缺陷,美国联邦航空局下达一项临时指令,要求航空运营商对波音787客机进行“反复性的维护任务”。具体原因目前还不清楚,但从波音787锂离子蓄电池出问题的历史看,恐怕这次也是出自电池身上。
所以,通过电池监视IC随时监视串联电池组中各电池单元的工作状态就成为必要。
对车载锂离子蓄电池监视系统的要求
目前,国外对车载锂离子蓄电池监视系统所要求的安全机构,有如下构造:
由数十个至上百个电池单元串联形成电池组,对其负荷——变频器和电动机供电。因串联电池组的电压高达数十至数百伏,所以无法使用单独的电池监视系统对所有的电池单元进行监控。因此,一般每个电池监视系统(IC)同时监视8-16个电池单元。电池监视IC主要监视个电池单元的电压、温度和电池单元平衡等。
在车载电池监视系统中,电池监视IC并不对各电池单元的电压等的测定结果进行判断,而仅仅将测定信息提交给MCU(微机单元)。
各电池监视IC与MCU,构成电池监控单元。该单元综合电池电压、电流和温度信息,推算出电池的充电状态后传输给车载电脑系统,在这一层次控制对电池组的充放电动作。
所以,对电池单元进行电压测定,是电池监视IC重要的功能。相应地,对电池监视IC测定精度的评价也非常重要。图2为典型的用来评价电池监视IC测定精度的三种电路。
其中,A)电路为使用两组IC对同一组电池组进行冗余监视;B)为从外部提供一个标准电压源2用于确认IC的测定精度。C)为从内部产生该标准电压源。
在这里,A)方法能够增加冗余度,但同时也会增加系统的复杂程度;B)和C)这两种方法使用与A/D转换器的标准电压源1相独立的标准电压源2,将该电压进行A/D转换来评价IC的测定精度。