电池管理系统(BMS)基础

189619201987200620161电池管理系统(Batterymanagementsystem,BMS)概述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桥梁，其作用是监控电池的状态，管理电池的充放电，提高电池的使用效率，防止电池出现过充和过放，延长电池的使用寿命等。电池组电动汽车BMS189619201987200620162BMS系统架构主要分为包括数据监测模块、控制模块（包括继电器、均衡和热管理）、状态估计模块、故障诊断模块，以及通信模块等。通常分为集中式和分布式两种系统。分布式系统最为常见，由一个主控制器（BCU）和多个从控制器（BMU）组成。BCUBMUBCU：BatterycontrolunitBMU：Batterymonitorunit189619201987200620163监测功能：实时监测单体电池的温度、电压；电池组的总电压、电流；电池包的绝缘状态。必要性：监测单体电压是为了防止出现过充过放；监测温度是为了防止电池在过高或过低的温度下工作。总电压、电流的监测，一方面是为了实时显示电池状态，另一方面是为了计算电池组的状态，如剩余容量、最大充放电功率等。由于电动汽车上使用的电池组，电压高达几百伏，一旦出现绝缘薄弱，造成漏电，十分危险，所以需要实时监测电池包的绝缘状态。GB/T18384-2015规定，绝缘电阻应满足：直流电路100Ω/V；交流电路500Ω/V。189619201987200620164控制功能：通过继电器控制电池组的充电、放电；电池组的均衡控制；电池包的热管理。必要性：BMS与充电机相互交互，保证充电过程始终在安全状态下进行，充电方式包括了快充与慢充两种方式。由于单体电池存在制造不一致性和使用不一致性，而不一致性会显著降低电池组的使用效率。均衡的目的就是为了提高电池的一致性，从而提高电池组的使用效率。由于过高或过低的温度都会加速电池老化，减少其寿命，热管理的目的就是保证电池在合理的温度范围内工作。189619201987200620165状态估计：估计电池组的剩余电量(SOC)、最大充放电功率(SOP)、健康状态(SOH)或剩余寿命等必要性：实时估计SOC，一方面是为了告诉驾驶员车辆的剩余里程。另一方面作为其他决策的输入变量。SOP体现了电池组实时的功率能力，整车控制器会根据这一参数来限制电机的功率。如果不进行限制，电池会被过充或过放，影响其寿命。SOH体现了电池组剩余寿命，对于纯电动车，一般认为当电池的实际容量下降到额定容量的80%之后，SOH就下降为0，此时的电池组已不适合作为车载动力电池。对于混合动力汽车，还会考虑内阻上升的影响。189619201987200620166故障诊断与预警：主要包括欠压、过压、高温、低温、过流，SOC低，绝缘漏电，继电器故障，BMS硬件故障，通信故障等。必要性：较低等级的故障预警能够提示驾驶员及时采取应对措施，如SOC低，应及时充电。当出现较高等级的故障时，如严重绝缘漏电(100Ω/V)时，能够及时切断继电器，保证驾驶员或乘客处于安全状态。故障码的保存，能够为后期车辆维护提供参考。189619201987200620167电池选型：电池类型：磷酸铁锂，电压平台略低，电池安全性高，不会爆炸；三元电池，电压平台高，能量密度更大，但安全性相对差一点，会爆炸。电池外形：圆柱形，单个容量较小，需要很多个电池来构成电池组，成组较麻烦；塑壳方形，容量大，便于成组，但散热性不好；软包，容量略低，散热性好，重量轻，需要通过焊接或夹具来进行成组。