电池管理系统及关键技术介绍

电池管理系统及关键技术介绍◆BMS主要功能◆研发产品◆研发流程◆应用系统介绍◆关键技术介绍目录各应用环境都由成百上千节单体电池串并联构成。由于电池在生产和使用过程中，会造成电池的自放电率、内阻、电压、容量等参数的不一致。串联电池组中的电池性能差异会导致过充、过放，从而使电池组的离散性明显增加，加速电池组最大可用容量的衰减，缩短电池组的使用寿命。因此，对于电池组而言，电池管理系统非常重要。使用电池管理系统原因电池管理系统专业名词单位：Ah，指在环境温度为25℃±2℃条件下，以电池组5h率放电至终止电压时所应提供的电量，用表示C5.额定容量为了改善电池组一致性所采取的维护方式，一般分为被动均衡与主动均衡。均衡方式系统在当前时刻下，电池组以标准的充放电方式进行充放电，能充进去的电量及放出来的电量。可充放电量蓄电池的荷电状态，表征蓄电池的剩余容量百分比。SOC用于表征电池组中各单体电池的差异程度，可以体现为电压差异、容量差异等。电池一致性单体电池以标准的充放电模式进行全充全放，完全放出的容量与额定容量的百分比为该单体电池的健康状态。SOH研发产品主要功能介绍CAN/485通信绝缘检测Bootloader电压、温度采集电流采集数据存储充电管理数字信号（输出/输入）被/主动均衡高压采集掉电存储低功耗SOC/H计算故障检测故障保护研发主要产品介绍主从式电池管理系统主控：EVBCM-8133被动均衡从控：EVBMM-4812EVBMM-3212EVBMM-2412EVBMM-1612EVBMM-1212主动均衡从控：EVBMM-2422EVBMM-1222分布式电池管理系统主控模块：EVBCM-8001采集模块：EVDBM-0812EVDBM-1212均衡模块：EVRPM-0821高压控制模块：EVHCM-8108电流采集模块：EVCSM-5110EVCSM-5120一体式电池管理系统（锂电）16S一体机模块：EViBMM-161224S一体机模块：EViBMM-241232S一体机模块：EViBMM-321248S一体机模块：EViBMM-4812一体式电池管理系统（铅酸）10S一体机模块：EViBMM-1022定制电池管理系统16S铅酸模块：EVBMM-1622高压负载仪FZY-GFZY-220储能电池管理系统主控：BCMU-9131从控模块：ESBMM-2453家庭储能：ESBMM-1613R智能单电池管理模块IBU-02/12IBU/W-02/12蓄电池组监护模块BMM4.2/3.3项目开发任务书设计开发输入评审设计开发过程设计开发验证设计开发确认设计开发输出OKNGOKOKNGNG设计开发评审OKNG设计开发更改项目输入：开发需求建议书导入技术中心研发开发设计：软/硬件概要设计软/硬件详细设计功能样机阶段商业样机阶段小批量试产产品发布：移交生产研发流程介绍-研发项目研发流程介绍-应用项目项目需求：输入项目需求导入工程项目部技术对接开发设计：输入项目详细需求软/硬件设计开发品控测试验证产品交付：交付客户项目需求导入项目需求评审项目导入品控测试验证项目交付OKNGOKNG项目详细评审OKNG项目需求对接设计开发NG电动汽车电池组管理系统K1K2K3K3K2K1整车控制器点火信号CAN1高压控制盒电机驱动器充电机显控模块RS485通讯1通讯3数据存储DI供电CAN3DO通讯4绝缘电阻电流电压24节LFP均衡电压/温度热管理供电通讯均衡供电24节LFP均衡电压/温度热管理供电通讯均衡供电12节LFP均衡电压/温度热管理供电通讯均衡供电K4通讯2CAN2DO电压转换K5K4从控BEPM启动电池供电EVBCM-8133从控从控储能系统电池组管理系统…共120节智能单电池采集模块蓄电池组电池组管理模块监控主机...S-BUSRS485电流传感器正极负极BMUIBUIBUIBUIBU电力系统电池组管理系统电池基础介绍——电池分类普通铅酸电池铅炭电池全钒液流电池锌溴液流电池多硫化钠/溴液流电池磷酸铁锂电池钛酸锂电池三元电池铅酸电池锂离子电池液流电池燃料电池碱性燃料电池磷酸燃料电池固体氧化物燃料电池金属燃料电池镍氢电池其他电池三元电池0123456782.62.833.23.43.63.844.24.44.6容量(Ah)电压(V)充电放电1/3C恒流恒压充电至4.2V，0.03C切断1/3C恒流放电至2.8V磷酸铁锂电池01020304050602.42.733.33.63.9容量(Ah)电压(V)充电放电1/3C恒流恒压充电至3.65V,电流降至0.08C停止1/3C恒流放电至2.5V钛酸锂电池01020304050601.41.61.822.22.42.62.83容量(Ah)电压(V)充电放电容量诊断开路电压测量法1安时积分法2测量内阻法3电池的数学模型及智能算法5卡尔曼滤波法4开路电压测量法利用电池的开路电压与电池SOC的对应关系，通过测量电池的开路电压来估算SOC。对于锂离子电池其开路电压与它的SOC有一定的正比关系，可以用这种方法较为直接的得到电池的SOC；由于开路电压法的基本原理是将电池静置，使电池端电压恢复至电路电压，即要消除极化电压的影响，静置时间一般需要2小时以上，所以该方法不适合纯电动汽车的实时在线监测。安时积分法，电池的剩余电量=(总电量)-(已放出的电量)。在电量监测中，将进出电池这个封闭系统的电量进行累加，通过累积电池在充电或放电过程中的电量来估测电池的SOC。优点：方法简单，只要采集到电流和时间，就可以通过积分计算得出SOC，电路和软件实现简单。缺点：用安时法得到的SOC估计，由于电池存在内阻和自放电，在实际充放电过程中会有损耗，而充放电效率在不同工况、不同电池都存在差异，所以，随着时间的推移SOC计算的积累误差会越来越大。安时积分法可用总容量前一次当前dt-ISOCSOC测量内阻法该方法用不同频率的交流电激励电池，并测量电池内部的交流电阻，然后，通过建立的计算模型得到SOC估计值。优点：该方法得到的电池荷电状态反映了电池在某特定恒流放电条件下的SOC值。缺点：这种方法实现比较困难，因为电池的工作条件对电池的内阻影响很大，内阻的计算需要考虑电动势的大小、端电压、放电电流值，用传统的数学方法很难建模。卡尔曼滤波法滤波是指从被噪声污染的观测信号中过滤噪声，尽可能地消除和减小噪声影响，求未知真实信号或系统状态的最优估计。作为动态系统状态估计的常用方法，卡尔曼滤波能将前次时刻的状态估计值与当前系统输入值相结合，使用迭代循环方式来实现最小方差估计。优点：卡尔曼滤波法计算量较小，易于实现，对于特定环境下有效果明显。缺点：对初始状态和当前系统输入比较敏感，仅对持续一致的干扰有作用。均衡维护电池组中的单体电池，由于制造和使用条件的不同，特性是存在差异的，如自放电率和内阻。而这些差异，如果在充、放电过程中没有得到应有的控制，将进一步加大，日积月累，可能会明显地减低整个电池组的表现，导致部分电池发生过充、过放电现象，造成电池容量和寿命的急剧下降。SDRSelfdischargerateB1B2B3B4i1i2R1R2B1B2均衡方式介绍被动均衡1主动均衡2被动均衡一般被动均衡，每个电池单元都通过一个开关连接到一个负载电阻。该方法只适用于在充电模式下抑制最强电池单元的电压攀升。优点是电路结构简单，成本较低。但是其缺点也很明显，它只能做充电均衡。由于均衡时产生热量，难以做大均衡电流，一般仅为30-100mA，所以均衡效果很难显现。主动均衡主动均衡的工作原理是通过合理转移电池单元的电能，理论上只是转移电能，不产生或产生很少热量。一是直流母线转移法，通过隔离型DC/DC模块，电池与电池组直流母线之间的电能交换实现均衡，其主要缺点是电池电压与电池组电压相差过大，使得两者之间的电能转移电路的设计难度大。二是通过电池单元间的电能平衡电路逐级转移。逐级转移法虽然相邻电池单元之间的电能转移不受总电压的影响，但是电池组串联级数多时，电能转换次数多，能量损失大，均衡效率低。主动均衡1.专利技术，能量双向转移。即放高充低，均衡效率很高，是单向均衡的2倍；2.采用高频双向开关电源，频率高达250KHz，转换效率高（~80%），能量损耗小；3.利用电源线做母线，内部转换，省却外部供电，可实现整个电池组内的能量转移。Thanks！