前言
Battery Management System / BMS——
电池 & 管理 & 系统,合称电池管理系统。
简单如单细胞中的草履虫,也不可能缺少生命活动所需能量的提供者—线粒体,但为了实现除运动、繁殖、进食之外的、复杂的功能活动,统筹规划的中央核心也将随之进化而生。从燃油车到新能源的跃进,BMS的诞生同样也是不可或缺。
人之于“心脏与大脑”,等同为——汽车之于“动力电池与电池管理系统”。阅读下文,将快速帮助你构建一个对BMS管理系统的知识框架。
指标
v 动力电池荷电状态, State of Charge简称SoC;
v 动力电池健康状态, State of Health简称SoH;
v 动力电池安全状态, State of Security简称SoS;
v 动力电池功能状态, State of Function简称SoF;
v 动力电池功率状态, State of Power 简称SoP;
v 电池包放电深度, Depth of Discharge简称DoD;
v 电池剩余能量, State of Energy简称SoE;
v 充电电流上限, Charging Current Limit简称CCL;
v 放电电流上限, Discharging Current Limit简称DCL.
概念
电池管理系统是新能源汽车储能动力单元的管理中央。
从单体电芯组装成电池模组,电池模组再组装成电池包,BMS对串并联方式的管理,以及对电流、电压、功率等电芯参数的监测,更好地实现电池包与整车车辆衔接。同时对SoC、SoH、SoS、SoF等指标的科学计算,更好的帮助新能源汽车的充电,以及发生危险前及时发出预警。
功能与目标:
通过状态的感知、均衡的管理,更好地提升充放效率、循环寿命、续航里程,实现安全性、可靠性、节能性、经济性的综合进步。
架构
依托于“电池构成电池簇、电池簇构成电堆”的三层架构,BMS建立如下结构——
v 从控:单体电芯管理单元,采集电压、电流、温度等信息,通过CAN总线与主控进行通信。
v 主控:电池簇管理单元,负责收集从控信息,对SoC等指标进行初步计算,并通过CAN总线与总控进行通信。
v 总控:电池堆管理单元,集中管理整个储能系统。负责收集主控信息,对数据进行计算、存储、显示等选择,根据结果作安全保护、充电管理、热管理等操作。
分类
》分布式BMS
CMU对单体电芯实行监控,将其电压、电流、温度等数据,通过CAN总线传递给主控单元。
》集中式BMS
AFE芯片采集温度等相关数据,经过处理之后,直接将信号传递给主控单元,不再需要通过CAN总线传递数据。
管理
主要管理对象
Ø 充电管理
充电时——采集电芯数据,包括电压、电流、温度等;处理计算数据,根据科学公式,计算得到SoC/SoP/SoH/SoS等指标;灵活选择充电方式,根据自身情况选择快充、慢充以及预约充电。
Ø 热管理
对于低温环境,通过在电池模组周边加装PTC材料,或者在液冷系统上增加液热功能,保障加热的安全性;对于高温环境,采取风冷/水冷/直冷等手段,实现热量的转移或传递。
无论是低温还是高温,BMS中的热管理都是限制电池工作在一个合理的温度区间,以确保电池正常的工作运行。
Ø 安全管理
主要包括系统自检、故障诊断以及报警等保护手段。出现异常时,电池管理中的安全管理首先做的是自行解决与限制,当无法解决时则发出响铃或做出其他提示手段。
Ø 均衡管理
电池包由许多个单体电芯串联+并联组成。由于制作工艺天生的差异性,电芯充放电时电压/电流/功率是不一致的。放任这种不一致性,随时间的推移,可能造成电池包的恶化,进而整个储能系统瘫痪。
而电池管理中的均衡管理,则是通过主动或被动等手段,将多余电量释放或转移。总之,均衡管理通过干预,降低电芯不一致的影响。
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