BMS电池管理系统

2019-08-29  来自: 惠州精惠仪器设备有限公司 浏览次数:40

电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM),电动汽车电池管理系统(BMS)是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带,其主要功能包括:电池物理参数实时监测;电池状态估计;在线诊断与预警;充、放电与预充控制;均衡管理和热管理等。

二次电池存在下面的一些缺点,如存储能量少、寿命短、串并联使用问题、使用安全性、电池电量估算困难等。电池的性能是很复杂的,不同类型的电池特性亦相差很大。电池管理系统(BMS)主要就是为了能够提高电池的利用率,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。随着电池管理系统的发展,也会增添其它的功能。

一般而言电动汽车电池管理系统要实现以下几个功能:

准确估测动力电池组的荷电状态:

准确估测动力电池组的荷电状态(State of Charge,即SOC),即电池剩余电量,保证SOC维持在合理的范围内,防止由于过充电或过放电对电池的损伤,从而随时预报混合动力汽车储能电池还剩余多少能量或者储能电池的荷电状态。

动态监测动力电池组的工作状态:

在电池充放电过程中,实时采集电动汽车蓄(应该为动力电池组)电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压,防止电池发生过充电或过放电现象。同时能够及时给出电池状况,挑选出有问题的电池,保持整组电池运行的可靠性和高效性,使剩余电量估计模型的实现成为可能。除此以外,还要建立每块电池的使用历史档案,为进一步优化和开发新型电、充电器、电动机等提供资料,为离线分析系统故障提供依据。

单体电池间的均衡:

即为单体电池均衡充电,使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。均衡技术是目前世界正在致力研究与开发的一项电池能量管理系统的关键技术。

通常BMS系统通常包括检测模块与运算控制模块。

 

 BMS电池管理系统

检测是指测量电芯的电压、电流和温度以及电池组的电压,然后将这些信号传给运算模块进行处理发出指令。所以运算控制模块是BMS的大脑。控制模块一般包括硬件、基础软件、运行时环境(RTE)和应用软件。其中zui核心的部分——应用软件。对于用Simulink 开发的环境的一般分为两部分:电池状态的估算算法和故障诊断以及保护。状态估算包括SOC(State Of Charge)、SOP(State Of Power)、SOH(Stateof Health)以及均衡和热管理。

 BMS电池管理系统

电池状态估算通常是估算SOC、SOP和SOH。SOC (荷电状态)简单的说就是电池还剩下多少电;SOC 是BMS中zui重要的参数,因为其他一切都是以SOC为基础的,所以它的精度和鲁棒性(也叫纠错能力)极其重要。如果没有精确的SOC,加再多的保护功能也无法使BMS正常工作,因为电池会经常处于被保护状态,更无法延长电池的寿命。

此外,SOC的估算精度也是十分重要的。精度越高,对于相同容量的电池,可以有更高的续航里程。所以,高精度的SOC估算可以有效地降低所需要的电池成本。比如克莱斯勒的菲亚特500e BEV,可以一直放电 SOC=5%。成为当时续航里程zui长的电动车。

目前世界上BMS做得zui好的应该有什么特点呢?它可以在线实时估算电池组的电池参数从而精确估算出电池组的SOC、SOP、SOH,并且能够在短时间内纠正初始SOC超过10%的误差以及超过20%的安时容量的误差或者百分之几的电流测量误差。美国通用汽车公司在6年前研发沃蓝达时就做过一个实验来测试算法的鲁棒性:将3串并联在一起的电池组拿掉一串,这时内阻增加1/3、安时容量减小1/3。但是BMS并不知道。结果是SOC、SOP 在不到1分钟就全部纠正SOH随后也被精确地估算出来。这不仅说明算法的强大的纠错能力,而且说明算法可以在电池的整个生命周期中始终保持估算精度不变。

BMS的状态估算技术才是BMS的核心技术。尽管已经过去了6年,目前世界上仍然没有一家供应商能够做到这样的高精度和高鲁棒的水平来保证电池工作的万无一失。就连现在红的发紫的特斯拉也望尘莫及。这不是在吹牛。特斯拉的粉丝一 定听说过特斯拉在北京大街上被拖走的事迹吧。特斯拉的算法也不能保证电池老化后的精度和鲁棒性。只有能够保证高精度、高鲁棒的算法才是杀手锏!没有这样的技术怎么弯道超车?

电动车未来将以锂电池为主要动力驱动来源,主因在于锂电池有高能量密度优势,所以性能较为稳定。然而锂电池大量生产时品质不易掌握,电池芯出厂时电量即存在些微差异,且随着操作环境、老化等因素,电池间不一致性将愈趋明显,电池效率、寿命也都将变差,再加上过充或过放等情况,严重时可能导致起火燃烧等安全问题。因此,透过电池管理系统(BMS)能准确量测电池组使用状况,保护电池不至于过度充放电,平衡电池组中每一颗电池的电量,以及分析计算电池组的电量并转换为驾驶可理解的续航力信息,确保动力电池可安全运作。

惠州精惠仪器设备有限公司是专注研发、制造动力电池及电池包(PACK)检测设备的高科技民营企业。公司致力于新技术开发、创新,不断推出适用于锂电池、镍氢电池、铁镍电池及对应的电池包(PACK)的测试仪器、设备,是“ISO9001-2015”认证企业。

公司自主研发的BMS电池管理测试系统(平台)(JH9800系列)、模拟(虚拟)电池单元(JH8500系列)、电池充放电(能量回馈型)测试系统(JH5000系列),为新能源电动汽车的核心部件——电池包(PACK)提供真实的模拟试验环境及完善的检测手段,经过客户的反复使用,得到了市场的广泛认可,为广大BMS和电池包(PACK)生产厂家、检测机构、大(中)院校提供完善的测试解决方案。

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