一、背景
在電池管理系統（BMS）中，電壓採樣精度是確保電池安全、高效運行的關鍵因素之一。隨著電動汽車和可再生能源存儲系統的廣泛應用，電池的性能和壽命直接影響到整個系統的可靠性和經濟性。MC33774A 作為一種高性能的電池監測晶片，其電壓測量精度對於電池組的狀態評估、充放電管理以及故障檢測等至關重要。通過使用電池模擬器進行測試，我們可以深入分析 MC33774A 在充放電過程中的電壓測量精度，從而為優化 BMS 的設計和提升電池使用效率提供重要的數據支持。本文將使用電池模擬器模擬電池充放電測試 MC33774A 的電壓採樣精度，所使用的板子為 WPI ESS CMU 板，具有 3 個 MC3374A，可最多檢測 54 串電池狀態。
二、測試工具
本次電壓測量精度測試所用的測試工具為恩智電池模擬器，具體型號為 N83524。N83524 為一款小功率、多通道、高精度的可編程電池模擬器，具有 24 個通道，且通道間相互隔離，多通道可串聯使用；其電壓規格為 6V，精度高達 0.6mV；電流規格為 5A，可充可放，支持 uA 級電流測量；支持電源模式、充電模式、電池模擬、SOC 模擬、序列測試、實時曲線等多種功能。電池模擬器實物如圖 1 所示，本次測試將使用 N83524 的 SOC 模擬功能模擬電池進行充放電測試。
圖 1 恩智 N83524 電池模擬器
三、放電測試
使用電池模擬器自帶的三元鋰電池模型，放電電壓區間為 4.2V~2.5V，容量為 3000mAh，負載選用 51.7Ω 的水泥電阻，最大放電電流約為 1.46A，電池模擬器和 CMU 板記錄電壓數據的時間間隔均約為 1s，對比電池模擬器和 CMU 板採集的 Cell 1電壓數據如圖 2 所示。當電池電壓在 3.1V 以上時，兩者的壓差在 2mV 以內，圖 3 為 1min Cell 放電曲線對比；當電池電壓低於 3.1V 時，由於此時電池容量約為 50mAh，處於接近沒電狀態，電池電壓下降很快，兩者數據採集時間可能不完全同步，因此兩者壓差在 4mV 以內。
圖 2 Cell 放電曲線對比
圖 3 1min Cell 放電曲線對比
四、充電測試
使用電池模擬器自帶的三元鋰電池模型，充電電壓區間為 2.5V~4.2V，使用75.6V/1.5A 直流源為電池模擬器充電，對比電池模擬器和 CMU 板採集的 Cell 1電壓數據如圖 4 所示。當電池電壓在 3.1V 以下時，由於處於電池電壓快速變化的階段，數據採集時間可能不完全同步，因此兩者壓差在 4mV 以內；當電池電壓在 3.1V 以上時，兩者壓差在 2mV 以內，圖 5 為 1min Cell 充電曲線對比。
圖 4 Cell 充電曲線對比
圖 5 1min Cell 充電曲線對比
五、總結
使用恩智 N83524 電池模擬器進行的放電和充電測試表明，在電池電壓高於 3.1V 時，MC33774A 的電壓測量精度表現出色，壓差保持在 2mV 以內，確保了電池狀態的準確評估。然而，在電池電壓接近放電極限時，受兩者數據採集同步性的影響而產生的測試誤差，導致測出來的壓差略有增加，不過總體上還是滿足國標 GB/T 34131-2023 要求的 0.5%。
六、參考文獻
- N83524系列多通道雙象限電池模擬器用戶手冊0-20240624.pdf
- pb841502 - MC33774 product brief (0.2).pdf
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