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锂离子电池BMS电池管理系统具有哪些功能?

BMS电池管理系统俗称之为电池保姆或电池管家,主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。

BMS管理系统主要由各类传感器、执行器、控制器以及信号线等组成。为了使新能源汽车能够安全的上路行驶,且符合相关标准和规范,BMS管理系统应当具有以下功能:

电池参数检测

包括总电压、总电流、单体电池电压检测(防止出现过充、过放甚至反极现象)、温度检测(最好每串电池、关键电缆接头等均有温度传感器)、烟雾探测(监测电解液泄漏等)、绝缘检测(监测漏电)、碰撞检测等。

电池状态估计

包括荷电状态(SOC)或放电深度(DOD)、健康状态(SOH)、功能状态(SOF)、能量状态(SOE)、故障及安全状态(SOS)等。

在线故障诊断

包括故障检测、故障类型判断、故障定位、故障信息输出等。故障检测是指通过采集到的传感器信号,采用诊断算法诊断故障类型,并进行早期预警。电池故障是指电池组、高压电回路、热管理等各个子系统的传感器故障、执行器故障(如接触器、风扇、泵、加热器等),以及网络故障、各种控制器软硬件故障等。电池组本身故障是指过压(过充)、欠压(过放)、过电流、超高温、内短路故障、接头松动、电解液泄漏、绝缘降低等。

电池安全控制与报警

包括热系统控制、高压电安全控制。BMS诊断到故障后,通过网络通知整车控制器,并要求整车控制器进行有效处理(超过一定阈值时BMS也可以切断主回路电源),以防止高温、低温、过充、过放、过流、漏电等对电池和人身的损害。

充电控制

BMS中具有一个充电管理模块,它能够根据电池的特性、温度高低以及充电机的功率等级,控制充电机给电池进行安全充电。

电池均衡

不一致性的存在使得电池组的容量小于组中最小单体的容量。电池均衡是根据单体电池信息,采用主动或被动、耗散或非耗散等均衡方式,尽可能使电池组容量接近于最小单体的容量。

热管理

根据电池组内温度分布信息及充放电需求,决定主动加热/散热的强度,使得电池尽可能工作在最适合的温度,充分发挥电池的性能。

网络通信

BMS需要与整车控制器等网络节点通信;同时,BMS在车辆上拆卸不方便,需要在不拆壳的情况下进行在线标定、监控、自动代码生成和在线程序下载(程序更新而不拆卸产品)等,一般的车载网络均采用CAN总线技术。

信息存储

用于存储关键数据,如SOC、SOH、SOF、SOE、累积充放电Ah数、故障码和一致性等。车辆中的真实BMS可能只有上面提到的部分硬件和软件。每个电池单元至少应有一个电池电压传感器和一个温度传感器。对于具有几十个电池的电池系统,可能只有一个BMS控制器,或者甚至将BMS功能集成到车辆的主控制器中。对于具有数百个电池单元的电池系统,可能有一个主控制器和多个仅管理一个电池模块的从属控制器。对于每个具有数十个电池单元的电池模块,可能存在一些模块电路接触器和平衡模块,并且从控制器像测量电压和电流一样管理电池模块,控制接触器,均衡电池单元并与主控制器通信。根据所报告的数据,主控制器将执行电池状态估计,故障诊断,热管理等。

电磁兼容

由于电动车使用环境恶劣,要求BMS具有好的抗电磁干扰能力,同时要求BMS对外辐射小。

BMS管理系统作为新能源汽车动力电池组的监控管理中心,必须对电池组的温度、电压和充放电电流等相关参数进行实时动态的监测,在必要时能主动采取紧急措施保护各单体电池,避免电池组出现过充、过放、温度过高以及短路等安全问题。

此外,BMS管理系统还必须在电池组的整个使用周期内对电池的SOC进行准确估算,并以合适的方式将剩余电量、续驶里程和故障异常等关键信息及时反馈给驾驶员,同时以一种合适的方式完成系统与整车ECU或上位机之间的数据交换功能。

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