BMS電池管理系統

2019-08-29  來自: 惠州精惠儀器設備有限公司 瀏覽次數:108

電池管理系統(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM),電動汽車電池管理系統(BMS)是連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶,其主要功能包括:電池物理參數實時監測;電池狀態估計;在線診斷與預警;充、放電與預充控制;均衡管理和熱管理等。

二次電池存在下面的一些缺點,如存儲能量少、壽命短、串并聯使用問題、使用安全性、電池電量估算困難等。電池的性能是很復雜的,不同類型的電池特性亦相差很大。電池管理系統(BMS)主要就是為了能夠提高電池的利用率,防止電池出現過充電和過放電,延長電池的使用壽命,監控電池的狀態。隨著電池管理系統的發展,也會增添其它的功能。

一般而言電動汽車電池管理系統要實現以下幾個功能:

準確估測動力電池組的荷電狀態:

準確估測動力電池組的荷電狀態(State of Charge,即SOC),即電池剩余電量,保證SOC維持在合理的范圍內,防止由于過充電或過放電對電池的損傷,從而隨時預報混合動力汽車儲能電池還剩余多少能量或者儲能電池的荷電狀態。

動態監測動力電池組的工作狀態:

在電池充放電過程中,實時采集電動汽車蓄(應該為動力電池組)電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流及電池包總電壓,防止電池發生過充電或過放電現象。同時能夠及時給出電池狀況,挑選出有問題的電池,保持整組電池運行的可靠性和高效性,使剩余電量估計模型的實現成為可能。除此以外,還要建立每塊電池的使用歷史檔案,為進一步優化和開發新型電、充電器、電動機等提供資料,為離線分析系統故障提供依據。

單體電池間的均衡:

即為單體電池均衡充電,使電池組中各個電池都達到均衡一致的狀態。均衡技術是目前世界正在致力研究與開發的一項電池能量管理系統的關鍵技術。

通常BMS系統通常包括檢測模塊與運算控制模塊。

 

 BMS電池管理系統

檢測是指測量電芯的電壓、電流和溫度以及電池組的電壓,然后將這些信號傳給運算模塊進行處理發出指令。所以運算控制模塊是BMS的大腦。控制模塊一般包括硬件、基礎軟件、運行時環境(RTE)和應用軟件。其中zui核心的部分——應用軟件。對于用Simulink 開發的環境的一般分為兩部分:電池狀態的估算算法和故障診斷以及保護。狀態估算包括SOC(State Of Charge)、SOP(State Of Power)、SOH(Stateof Health)以及均衡和熱管理。

 BMS電池管理系統

電池狀態估算通常是估算SOC、SOP和SOH。SOC (荷電狀態)簡單的說就是電池還剩下多少電;SOC 是BMS中zui重要的參數,因為其他一切都是以SOC為基礎的,所以它的精度和魯棒性(也叫糾錯能力)極其重要。如果沒有精確的SOC,加再多的保護功能也無法使BMS正常工作,因為電池會經常處于被保護狀態,更無法延長電池的壽命。

此外,SOC的估算精度也是十分重要的。精度越高,對于相同容量的電池,可以有更高的續航里程。所以,高精度的SOC估算可以有效地降低所需要的電池成本。比如克萊斯勒的菲亞特500e BEV,可以一直放電 SOC=5%。成為當時續航里程zui長的電動車。

目前世界上BMS做得zui好的應該有什么特點呢?它可以在線實時估算電池組的電池參數從而精確估算出電池組的SOC、SOP、SOH,并且能夠在短時間內糾正初始SOC超過10%的誤差以及超過20%的安時容量的誤差或者百分之幾的電流測量誤差。美國通用汽車公司在6年前研發沃藍達時就做過一個實驗來測試算法的魯棒性:將3串并聯在一起的電池組拿掉一串,這時內阻增加1/3、安時容量減小1/3。但是BMS并不知道。結果是SOC、SOP 在不到1分鐘就全部糾正SOH隨后也被精確地估算出來。這不僅說明算法的強大的糾錯能力,而且說明算法可以在電池的整個生命周期中始終保持估算精度不變。

BMS的狀態估算技術才是BMS的核心技術。盡管已經過去了6年,目前世界上仍然沒有一家供應商能夠做到這樣的高精度和高魯棒的水平來保證電池工作的萬無一失。就連現在紅的發紫的特斯拉也望塵莫及。這不是在吹牛。特斯拉的粉絲一 定聽說過特斯拉在北京大街上被拖走的事跡吧。特斯拉的算法也不能保證電池老化后的精度和魯棒性。只有能夠保證高精度、高魯棒的算法才是殺手锏!沒有這樣的技術怎么彎道超車?

電動車未來將以鋰電池為主要動力驅動來源,主因在于鋰電池有高能量密度優勢,所以性能較為穩定。然而鋰電池大量生產時品質不易掌握,電池芯出廠時電量即存在些微差異,且隨著操作環境、老化等因素,電池間不一致性將愈趨明顯,電池效率、壽命也都將變差,再加上過充或過放等情況,嚴重時可能導致起火燃燒等安全問題。因此,透過電池管理系統(BMS)能準確量測電池組使用狀況,保護電池不至于過度充放電,平衡電池組中每一顆電池的電量,以及分析計算電池組的電量并轉換為駕駛可理解的續航力信息,確保動力電池可安全運作。

惠州精惠儀器設備有限公司是專注研發、制造動力電池及電池包(PACK)檢測設備的高科技民營企業。公司致力于新技術開發、創新,不斷推出適用于鋰電池、鎳氫電池、鐵鎳電池及對應的電池包(PACK)的測試儀器、設備,是“ISO9001-2015”認證企業。

公司自主研發的BMS電池管理測試系統(平臺)(JH9800系列)、模擬(虛擬)電池單元(JH8500系列)、電池充放電(能量回饋型)測試系統(JH5000系列),為新能源電動汽車的核心部件——電池包(PACK)提供真實的模擬試驗環境及完善的檢測手段,經過客戶的反復使用,得到了市場的廣泛認可,為廣大BMS和電池包(PACK)生產廠家、檢測機構、大(中)院校提供完善的測試解決方案。

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