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動(dòng)力電池BMS的核心功能分析

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2018年10月05日  

BMS電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)是連接車載動(dòng)力電池和電動(dòng)汽車的重要紐帶。

BMS實(shí)時(shí)采集、處理、存儲(chǔ)電池組運(yùn)行過(guò)程中的重要信息,與外部設(shè)備如整車控制器交換信息,解決鋰電池系統(tǒng)中安全性、可用性、易用性、使用壽命等關(guān)鍵問(wèn)題。

主要作用是為了能夠提高電池的利用率,防止電池出現(xiàn)過(guò)度充電和過(guò)度放電,延長(zhǎng)電池的使用壽命,監(jiān)控電池的狀態(tài)。通俗的講,就是一套管理、控制、使用電池組的系統(tǒng)。

BMS最核心的三大功能為電芯監(jiān)控、荷電狀態(tài)(SOC)估算以及單體電池均衡。

電芯監(jiān)控技術(shù)

1、單體電池電壓采集;

2、單體電池溫度采集;

3、電池組電流檢測(cè)。

溫度的準(zhǔn)確測(cè)量對(duì)于電池組工作狀態(tài)也相當(dāng)重要,包括單個(gè)電池的溫度測(cè)量和電池組散熱液體溫度監(jiān)測(cè)。這需要合理設(shè)置好溫度傳感器的位置和使用個(gè)數(shù),與BMS控制模塊形成良好的配合。

電池組散熱液體溫度的監(jiān)控重點(diǎn)在于入口和出口出的流體溫度,其監(jiān)測(cè)精度的選擇與單體電池類似。

SOC技術(shù)

單電芯SOC計(jì)算是BMS中的重點(diǎn)和難點(diǎn),SOC是BMS中最重要的參數(shù),因?yàn)槠渌磺卸际且許OC為基礎(chǔ)的,所以它的精度和魯棒性(也叫糾錯(cuò)能力)極其重要。如果沒(méi)有精確的SOC,再多的保護(hù)功能也無(wú)法使BMS正常工作,因?yàn)殡姵貢?huì)經(jīng)常處于被保護(hù)狀態(tài),更無(wú)法延長(zhǎng)電池的壽命。SOC的估算精度精度越高,對(duì)于相同容量的電池,可以使電動(dòng)車有更高的續(xù)航里程。高精度的SOC估算可以使電池組發(fā)揮最大的效能。

目前最常采用的計(jì)算方法有安時(shí)積分法和開(kāi)路電壓標(biāo)定法,通過(guò)建立電池模型和大量的數(shù)據(jù)采集,將實(shí)際數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,這也是各家的技術(shù)秘籍,需要長(zhǎng)時(shí)間大量數(shù)據(jù)積累,同時(shí)也是特斯拉技術(shù)含量最高的部分。特斯拉已經(jīng)在電池冷卻、安全、電荷平衡等與BMS相關(guān)的領(lǐng)域申請(qǐng)核心專利超過(guò)上百項(xiàng)。

均衡技術(shù)

被動(dòng)均衡一般采用電阻放熱的方式將高容量電池“多出的電量”進(jìn)行釋放,從而達(dá)到均衡的目的,電路簡(jiǎn)單可靠,成本較低,但是電池效率也較低。

主動(dòng)均衡充電時(shí)將多余電量轉(zhuǎn)移至高容量電芯,放電時(shí)將多余電量轉(zhuǎn)移至低容量電芯,可提高使用效率,但是成本更高,電路復(fù)雜,可靠性低。未來(lái)隨著電芯的一致性的提高,對(duì)被動(dòng)均衡的需求可能會(huì)降低。

幾乎所有主流車用BMS廠家都有被動(dòng)均衡技術(shù),其中絕大部分都有主動(dòng)均衡技術(shù)儲(chǔ)備。被動(dòng)均衡的BMS裝機(jī)量較大,占據(jù)新能源汽車市場(chǎng)較高的份額,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于主動(dòng)均衡BMS的市場(chǎng)份額,其根本原因在于成本因素,主動(dòng)均衡更多是一個(gè)“選配”功能。

考慮到中國(guó)市場(chǎng)的消費(fèi)習(xí)慣,當(dāng)前國(guó)產(chǎn)新能源汽車主打的是中低端品牌,為了嚴(yán)格控制成本,主機(jī)廠的零部件需求是以“滿足基本功能,成本較低”為準(zhǔn)則,主動(dòng)均衡技術(shù)的成本比被動(dòng)均衡高出不少,在被動(dòng)均衡滿足基本功能的情況下,主機(jī)廠更愿意選擇被動(dòng)均衡的BMS。

安全技術(shù)

電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)電池電壓、溫度和所使用的環(huán)境,來(lái)制定電池充放電功率,將信息反饋給整車,讓電池用在比較舒適綠色區(qū)域里。電池是電化學(xué)載體,在充電的時(shí)候會(huì)發(fā)生各種反應(yīng),在外界有諸多不安全因素的情況下,如何保障電池系統(tǒng)的安全,是電池管理技術(shù)的核心問(wèn)題。

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