什么是電池管理系統?
BMS系統,英文為:Battery Management System,意思是電池管理系統。BMS系統是電動汽車動力電池子系統的重要組成部分。電池管理系統(BMS)是電池的“保姆+醫生”,它無微不至的照顧,使得電池包能正常穩定工作、壽命更長并確保安全。
BMS系統最初發源于美國。除了美國,BMS系統在日本,德國,韓國等地都獲得了更多的應用和研究。我國在“863”計劃和“十一五”規劃中,將電動汽車技術列為重點研究方向,并在電動汽車BMS系統的研究中獲得了較大的突破。
BMS系統用于管理和維護電池單元的工作狀態。在實時監控電池工作狀態的基礎上,還可以防止電池的過充和過放。有效延長電池使用壽命。BMS系統的性能優劣,對電動汽車的整車性能有直接的影響。BMS系統可以提高動力性能,也可以提高電動汽車的續航里程。
BMS系統一般包括檢測模塊和控制模塊兩部分。檢測模塊對電芯的電壓,電流和溫度進行實時測量,同時實時測量電池組的電壓??刂颇K對測量結果進行處理,通過特定算法對電池狀態進行估算處理,并發出相應的指令,實現電池故障診斷和電池保護功能。
BMS系統的檢測模塊和控制模塊之間的拓撲結構有2種,分別是分散式和集中式。在電動汽車應用領域,國內主流的BMS系統一般都采用分布式的拓撲結構。這樣可以更好地實現模塊級和系統級的分級管理。分布式BMS拓撲結構可以根據不同的電池系統進行高效配置,BMS系統和動力電池之間的線束距離更短,更均勻,也更可靠。分布式BMS系統也符合動力電池系統模塊化設計的發展趨勢,未來的發展前景是可以看好的。
電池管理系統包括一系列的軟件和硬件,具體功能包括:電池狀態監控、電池安全管理、電池充放電控制、電池溫度控制等。
電池狀態監控
需要監控的狀態包括電壓、電流、溫度等,根據狀態數據可估算出電池的電量百分比(SOC),并由此控制電池的各項運作。
為什么用百分比表示電量?
因為電池的能量是化學能形式,無法直接準確測量,只能通過多個相關數據進行估算,而且可使用的電量也不是固定的,受溫度及衰減程度影響。
電量估算不準!那還怎么用?
考慮到電池“淺充淺放”的特性及電量估算困難等因素,目前通過可用電量進行控制,可用電量小于電池的真實電量。所以我們看到的電量數據,是可用電量部分的百分比,這樣做有兩方面好處:
1、可用電量用到0%或者充電到100%,也只是真實電量的一部分,不會對電池性能造成實質傷害,盡管放心使用。就算到0%,也還能再跑幾公里。
2、可用電量在真實電量的中間部分,中間部分變化穩定,數據的測算是相對比較準確的。
什么是鎖電
鎖電就是通過BMS的軟件設置,對可用電量進行限制。所有電池都會進行一定比例的鎖電,以保證電池安全并延緩衰減。
有些廠家為了降低風險,在未通知確認的情況下,對用戶的車輛進行BMS軟件升級,增加鎖電比例,導致可用電量大幅減少。這是對用戶權益的侵犯,應當受到處罰。
電池溫度控制
電池必須在合適的溫度中工作,因此控制電池溫度也是BMS最重要的任務之一,夏季需要散熱降溫,冬季則需要加熱保溫。電池溫度控制有風冷和液冷兩種方式:
1、目前的新車基本全部使用液冷方式,可以保障車輛在溫度非常極端的情況下正常使用。液冷電池躺在“恒溫泳池”里,優點是溫度調節能力強,電池性能穩定,衰減慢。
2、風冷電池溫度控制全靠“吹”, 優點是結構簡單,成本低;缺點是電池性能受環境溫度影響大,衰減快,影響壽命。
風冷電池的車輛充電建議如下:
1)較熱的夏天盡量在室內或地下停車場充電
2)寒冷的冬天在用車后趁熱盡快充電
得益于全球新能源汽車產量的快速增長,近幾年BMS系統的需求處于快速增長的階段。2021年全球BMS系統的市場規模達到33.41億美元。與2020年相比,BMS系統的產量增加了94.36%。2014年我國的BMS市場需求為8.1萬套,而2021年已增長到354.5萬套。BMS系統發展之迅速,可見一斑。
隨著技術的進步和相關研究的深入,BMS系統將變得越來越先進,應用也會越來越廣泛。
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