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分流器使用的相關(guān)知識點(diǎn)總結(jié)(中)

2024/02/28
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上了一周班了,逐漸找到工作的正常節(jié)奏;最近在解決一些基本的問題,越是基礎(chǔ)的東西,一些認(rèn)知越是想當(dāng)然,還是回歸到用數(shù)據(jù)說話,這樣才讓人信服。

之前寫過一篇文章分流器使用的相關(guān)知識點(diǎn)總結(jié)(上)》,介紹分流器的使用注意事項(xiàng),這篇是它的中篇,繼續(xù)從幾個(gè)方面去總結(jié),所以后面還有下篇哈。

分流器的標(biāo)定

這里可以再分為兩個(gè)方面,一是分流器的TCR測量,二是總成產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)的電流標(biāo)定。

分流器的TCR測量

關(guān)于TCR的定義是這樣的:表示當(dāng)溫度改變1℃時(shí),其電阻值相對于參考溫度點(diǎn)的阻值變化,單位為ppm/℃,如下圖中的公式(來源于YAGEO官網(wǎng));一般參考的基準(zhǔn)溫度點(diǎn)為20℃或25攝氏度。

在分流器的規(guī)格書中一般也給出了TCR的值,如下圖(來源BOURNS官網(wǎng)),這個(gè)值其實(shí)是代表兩個(gè)溫度點(diǎn)之間的平均TCR值,但實(shí)際我們不會(huì)直接使用這個(gè)TCR,因?yàn)樗植诹?,我們更想獲悉分流器在每一攝氏度下的真實(shí)阻值是多少,這樣才能把偏差補(bǔ)償回來。

所以分流器廠商會(huì)提供一個(gè)電阻阻值變化與溫度關(guān)系的曲線(如下圖),注意這個(gè)圖的縱坐標(biāo)表示的是電阻阻值變化量與參考溫度下電阻值的比,還有一種表示方法是某一溫度下電阻阻值與參考溫度下電阻值的比,注意二者的物理意義,前者表示阻值變化率,后者表示阻值倍數(shù),具體使用時(shí)有個(gè)1倍的差異。

并且一般以二次方程或三次方程的形式給出,在標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6248-2005中定義了TCR的表達(dá)公式,如下:它是二次方程的形式,并參照20℃,并且是阻值倍數(shù)的形式;有的分流器廠家提供的是二次方程,有的是三次方程,取決于合金特性以及數(shù)據(jù)擬合時(shí)的準(zhǔn)確性;我自己遇到的大多是二次方程。

上面介紹的這些是基本概念,具體測量時(shí),是將分流器置于一個(gè)恒溫的環(huán)境(一般是溫箱、油槽等),并在分流器中通過固定大小的電流,并同時(shí)測量合金兩端的電壓,進(jìn)而計(jì)算出電阻值;這里通過的電流要求不能太大,盡量減小合金本體的溫升,保證測量準(zhǔn)確性。

這里面又有一些事情,對于單獨(dú)SHUNT形式的分流器(如下圖),廠家一般是對同批次只提供一個(gè)典型的二次曲線,當(dāng)然廠家會(huì)保證同一個(gè)批次相互之間偏差足夠小;具體測量方法是在同一個(gè)批次中選取固定數(shù)量分流器樣品,例如10PCS,然后測量在不同溫度下的阻值,一般溫度點(diǎn)會(huì)包含需求溫度范圍的最大、最小值,例如-40℃與150℃,另外再選取幾個(gè)中間點(diǎn)溫度,最終將數(shù)據(jù)進(jìn)行二次曲線的擬合,得到各個(gè)系數(shù)。

分流器還有一種是SHUNT+PCB小板的類型(如下圖),這種類型的分流器標(biāo)定與上面不同,它是針對整個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)定,即將PCB焊接后導(dǎo)致的誤差也算進(jìn)去,并根據(jù)實(shí)際的PCB采樣走線來測量電壓;另外,溫度大小也修正為NTC的溫度,當(dāng)然也是每個(gè)批次測一定數(shù)量的樣品,每個(gè)批次只提供一個(gè)典型的二次曲線。

當(dāng)然,有些BMS廠家不想做分流器的標(biāo)定,可能的方法是訂制一款溫漂很小的分流器產(chǎn)品,要求在工作溫度區(qū)間內(nèi),其阻值變化率小于其誤差要求,這種的TCR曲線很平,接近直線,然后只需要提供25℃下的準(zhǔn)確阻值就可以直接用。

總成產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)的電流標(biāo)定

當(dāng)廠家將生產(chǎn)好的分流器(單SHUNT或SHUNT+PCB小板)發(fā)給我們后,結(jié)合我們的高壓采樣板總成,我們會(huì)對整個(gè)系統(tǒng)做一次測量精度的標(biāo)定。

當(dāng)然,這里面其實(shí)也有兩種做法,一是不考慮總成產(chǎn)品上ADC等的測量誤差,只修正分流器的初始阻值誤差與溫漂,這個(gè)相對工作量少些,直接把分流器的溫漂與R25阻值寫入并修正采樣結(jié)果。

二是修正整個(gè)系統(tǒng)(單板+分流器)的采集誤差,這個(gè)工作量會(huì)稍大一些,需要逐個(gè)測量每個(gè)電流點(diǎn)的數(shù)據(jù),結(jié)合分流器的TCR與初始阻值,最終再計(jì)算出一組修正系數(shù)。

當(dāng)然,對于單SHUNT這種類型分流器,我們在焊接到自己的高壓采樣板上之后,是否還需要像SHUNT+PCB小板一樣測焊接后的TCR呢,是值得探討的事情了。

總結(jié):

以上所有,僅供參考

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公眾號“新能源BMS”主筆,從事新能源汽車電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作,具體為BMS硬件設(shè)計(jì)工作將近10年,在幾個(gè)大的主機(jī)廠都工作過;希望通過文字,把一些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)分享給大家,共同成長。