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            BMS電池管理系統知識匯總
            - 2019-09-25-

            BMS電池管理系統(Battery Management System),是電動汽車動力電池系統的重要組成。它一方面檢測收集并初步計算電池實時狀態參數,并根據檢測值與允許值的比較關系控制供電回路的通斷;另一方面,將采集的關鍵數據上報給整車控制器,并接收控制器的指令,與車輛上的其他系統協調工作。電池管理系統,不同電芯類型,對管理系統的要求往往并不一樣。電動汽車用鋰離子電池容量大、串并聯節數多,系統復雜,加之安全性、耐久性、動力性等性能要求高、實現難度大,因此成為影響電動汽車推廣普及的瓶頸。鋰離子電池安全工作區域受到溫度、電壓窗口限制,超過該窗口的范圍,電池性能就會加速衰減,甚至發生安全問題。電池管理系統的主要任務是保證電池系統的設計性能,可以分解成如下三個方面:

            1)安全性,保護電池單體或電池組免受損壞,防止出現安全事故;

            2)耐久性,使電池工作在可靠的安全區域內,延長電池的使用壽命;

            3)動力性,維持電池工作在滿足車輛要求的狀態下。

            BMS由各類傳感器、執行器、控制器以及信號線等組成,為滿足相關的標準或規范,BMS應該具有以下功能:

            1)電池參數檢測。包括總電壓、總電流、單體電池電壓檢測(防止出現過充、過放甚至反極現象)、溫度檢測(好每串電池、關鍵電纜接頭等均有溫度傳感器)、煙霧探測(監測電解液泄漏等)、絕緣檢測(監測漏電)、碰撞檢測等。

            2)電池狀態估計。包括荷電狀態(SOC)或放電深度(DOD)、健康狀態(SOH)、功能狀態(SOF)、能量狀態(SOE)、故障及安全狀態(SOS)等。

            3)在線故障診斷。包括故障檢測、故障類型判斷、故障定位、故障信息輸出等。故障檢測是指通過采集到的傳感器信號,采用診斷算法診斷故障類型,并進行早期預警。電池故障是指電池組、高壓電回路、熱管理等各個子系統的傳感器故障、執行器故障(如接觸器、風扇、泵、加熱器等),以及網絡故障、各種控制器軟硬件故障等。電池組本身故障是指過壓(過充)、欠壓(過放)、過電流、超高溫、內短路故障、接頭松動、電解液泄漏、絕緣降低等。

            4)電池安全控制與報警。包括熱系統控制、高壓電安全控制。BMS診斷到故障后,通過網絡通知整車控制器,并要求整車控制器進行有效處理(超過一定閾值時BMS也可以切斷主回路電源),以防止高溫、低溫、過充、過放、過流、漏電等對電池和人身的損害。

            5)充電控制。BMS中具有一個充電管理模塊,它能夠根據電池的特性、溫度高低以及充電機的功率等級,控制充電機給電池進行安全充電。

            6)電池均衡。不一致性的存在使得電池組的容量小于組中小單體的容量。電池均衡是根據單體電池信息,采用主動或被動、耗散或非耗散等均衡方式,盡可能使電池組容量接近于小單體的容量。

            7)熱管理。根據電池組內溫度分布信息及充放電需求,決定主動加熱/散熱的強度,使得電池盡可能工作在適合的溫度,充分發揮電池的性能。

            8)網絡通訊。BMS需要與整車控制器等網絡節點通信;同時,BMS在車輛上拆卸不方便,需要在不拆殼的情況下進行在線標定、監控、自動代碼生成和在線程序下載(程序更新而不拆卸產品)等,一般的車載網絡均采用CAN總線技術。

            9)信息存儲。用于存儲關鍵數據,如SOC、SOH、SOF、SOE、累積充放電Ah數、故障碼和一致性等。車輛中的真實BMS可能只有上面提到的部分硬件和軟件。每個電池單元至少應有一個電池電壓傳感器和一個溫度傳感器。對于具有幾十個電池的電池系統,可能只有一個BMS控制器,或者甚至將BMS功能集成到車輛的主控制器中。對于具有數百個電池單元的電池系統,可能有一個主控制器和多個僅管理一個電池模塊的從屬控制器。對于每個具有數十個電池單元的電池模塊,可能存在一些模塊電路接觸器和平衡模塊,并且從控制器像測量電壓和電流一樣管理電池模塊,控制接觸器,均衡電池單元并與主控制器通信。根據所報告的數據,主控制器將執行電池狀態估計,故障診斷,熱管理等。

            10)電磁兼容。由于電動車使用環境惡劣,要求BMS具有好的抗電磁干擾能力,同時要求BMS對外輻射小。

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