有越来越多的电动车电池能量管理系统正变得越来越重要,除了寻找电池能量密度高,安全性高。不同的动力电池有不同属性,即使同一类型的电池属性不一致,在使用的过程中,会有扩张造成的事故的可能性。因此,有效的管理是很重要的动力电池系统确保电动汽车的安全。同时,它是必要的,以确保电池系统的性能,延长电池寿命,提高电池效率。

电池管理系统的结构及工作原理。

电池管理系统(BMS),即电池管理系统,决定了整个电池系统的状态通过检测每一个电池在电池包的状态,并进行相应的调整和控制策略实现的动力电池系统根据其状态,实现动力电池的充放电管理系统和每个单元,确保动力电池系统的安全稳定运行。

电池管理系统的典型拓扑结构主要分为两个部分:主控制模块和奴隶控制模块。具体地说,它是由中央处理单元(主要控制模块),数据采集模块,数据检测模块,显示单元模块,控制组件(熔丝装置,继电器),等等。通常,数据信息模块之间的通信是通过使用内部CAN总线技术实现的。
根据每个模块的功能,BMS可以实时检测电压、电流、温度、和其他参数的动力电池,实现热管理,平衡管理、高电压、和绝缘检测的电池,并计算剩余容量,充电和放电功率和SOC&SOH动力电池的状态。

电池管理系统的基本功能。

电池管理系统的基本功能可以分为三个部分:检测、管理和保护。具体来说,它包括功能,如数据采集、状态监测、平衡控制、热管理、安全保护等。
(我)数据收集。
其他功能的基础和前提的电池管理系统,数据采集的精度和速度可以反映了电池管理系统的优点和缺点。管理系统的其他功能,如SOC状态分析,平衡管理、热管理,等等,都是基于所收集的数据进行分析和处理。
数据采集的对象通常是电压、电流和温度。在实际使用过程中,电池的电化学性能在不同温度不同,导致不同的能量释放的电池。锂离子动力电池电压和温度敏感,所以温度的影响时,必须考虑评估电池的SOC。

(2)状态分析。

电池状态的分析主要包括两个方面:剩下的电池和电池老化的程度,即SOC评价和SOH评估。SOC允许司机获取直接信息保持的影响力量里程。在现阶段,很多研究都集中在SOC的分析,不断提高其准确性。将影响SOC SOH分析。电池的SOH不断受到温度和当前在使用的过程中,需要不断进行分析,以保证SOC分析的准确性。
在SOC的分析,有计量收费方法,开路电压法、卡尔曼滤波法、人工神经网络算法和模糊逻辑方法,等等。电荷测量法和开路电压法简要介绍。
(1)负责计量方法。
电荷通过统计计量方法计算SOC的充电电池在充电和放电的一段时间,也就是说,当前在时间的积累。虽然它是最常用的测量方法,它将受到许多因素的影响,包括数据的准确性,自放电,等等。例如,由于缺少电流传感器的精度,目前用于积分之间存在一个错误计算和真正的价值,这使得SOC的结果的偏差越来越大。因此,当使用电荷测量方法,我们需要使用一些校正算法正确的各种影响因素,以减少误差的计算和分析的结果。
(2)开路电压的方法。
开路电压法测量电池的开路电压,当电池处于静态计算电池的SOC。然而,应该注意的是,当使用开路电压的方法,一般认为SOC和EMF之间有一定的线性关系,以及任何SOC值对应于只有一个EMF值。回弹效应的电压时,必须考虑使用开路电压的方法,和计算SOC太小当电压不反弹至稳定值。与电荷测量方法相比,开路电压法时不能使用电池工作正常,这是其最大的问题。

很难准确测量SOC在这个阶段,例如,采样数据的不准确造成的传感器精度和电磁干扰导致的偏差分析。此外,电池的不一致性,历史数据和操作条件的不确定性也对SOC的计算有很大的影响。

(3)平衡控制。
由于生产和工作环境的影响,细胞单位不一致,也有不同的电压,容量,内部阻力和其他属性,导致不同有效容量和充放电能力的每一个细胞在实际使用过程中。因此,为了确保电池系统的整体性能和延长使用寿命,是非常必要的平衡电池为了减少单个细胞的区别。
平衡管理有助于维护电池容量和放电深度的控制。如果没有电池的均衡控制,由于保护功能设置的电池管理系统,将会有一个现象,当一个电池完全充电,其他电池没有完全充电,或者当一个电池的放电最低电源切断,其他电池还没有达到放电截止限制。一旦电池过度充电或者过量放电,电池,会发生一些不可逆的化学反应会影响电池的性能,从而影响电池的使用寿命。
根据电路结构和控制方式的均衡管理,前者是分为集中均衡和分布均衡,而后者分为主动均衡和被动均衡。集中均衡意味着所有电池组的电池单元共享一个均衡器均衡控制,虽然分布均衡是一个均衡器用于一个或多个电池。前者的优点是简单和直接的沟通和快速均衡的速度。然而,安排电池单元之间的线束和均衡器是复杂的,所以它不适合大量的电池系统单位。后者可以解决治理问题前,但缺点是成本高。
积极的平衡,也称为无耗散平衡、图像之间的能量传递理论是电池单元。细胞中的能量高的能量转移到较低的单体的能量达到能量平衡的目的。被动类型是耗散平衡,其消耗的能量平衡状态的高能单体与其他单体通过平行的阻力。主动均衡能量转移的效率,而不是消费,但复杂的结构会导致成本的增加。

(四)热管理。
电池系统在不同的操作条件下,因为自己的内部阻力,在输出功率、电能同时产生一定的热量,导致增加蓄热电池温度、不同的空间布局使电池温度不一致。当电池温度超过正常工作温度范围,权力必须是有限的,否则会影响电池寿命。为了保证电池的电气性能和生命系统,动力电池系统一般用热管理系统设计。电池热管理系统是一组管理系统用来确保电池系统在合适的温度范围内工作,主要由电池箱,传热介质,监测设备等等。
电池管理系统的主要功能在热管理是精确测量和监控电池的温度。当电池温度过高,使用有效的散热和通风以确保电池温度场的均匀分布。低温条件下,电池可以快速加热达到一个正常的工作环境。

(V)安全与保护。
作为整个电池管理系统最重要的功能,安全保护是基于第一个四个功能。它主要包括过电流保护,过度充电和放电保护、超温保护、绝缘监测。
(1)过电流保护。
因为电池有一定的内部阻力,当电池工作时,电流将会导致电池的内部热量,和蓄热的增加会导致电池温度的增加,从而导致电池的热稳定性的降低。对于锂离子电池来说,de-intercalation正负电极材料的能力是肯定的。当充电和放电电流大于其de-intercalation能力,电池的极化电压将会增加,电池的实际容量会降低,影响电池的使用寿命。在严重的情况下,它会影响电池的安全。电池管理系统会判断当前值超过安全范围,如果超过它,它将采取相应的安全保护措施。
(2)过度充电和过放电保护。
在充电过程中,充电电压超过电池充电截止电压时,积极的晶格结构将被摧毁,电池容量会变得更小。当电压过高,它会引起爆炸的隐患在正极和负极短路。收费过高是严格禁止的。百时美施贵宝检测系统中单个电池的电压,当电压超过收费上限,BMS断开充电电路保护电池系统。
在放电过程中,放电电压低于蓄电池放电截止电压,在电池的负极金属收集器将溶解,造成不可挽回的损害电池。当充电电池过放电,有内部短路或漏电的可能性。当电压超过排放限制电压时,百时美施贵宝将打开电路保护电池系统。
(3)超温保护。
过热保护,需要结合上面的热管理功能。在不同温度下电池活动变化。长时间暴露在高温时,电池材料的结构稳定性将变得更糟,缩短电池寿命。低温电池活动的限制将会减少可用的能力,特别是充电能力将会变得非常低,可能导致安全风险。电池管理系统可以禁止充电和放电时电池温度超过高温极限或低于低温极限。
(4)绝缘监测。
绝缘监测功能也是一个重要的功能,以确保电池系统的安全。电池的电压系统通常是几百伏,一旦发生泄漏,将危险的人员,所以绝缘监测功能是非常重要的。百时美施贵宝将监测绝缘电阻对身体总积极和消极的铁。如果绝缘电阻低于安全范围,错将报道和高电压将断开连接。
系统设计和技术要求。

当设计的电池管理系统,我们首先需要确定BMS的功能根据整车的设计要求,然后确定它的拓扑结构,由软件和硬件设计的主要工作。上述基本工作完成后,我们需要开展的BMS单元测试和整体测试动力电池组。之前的软件和硬件设计,充电和放电,能力,抵抗和其他特征的单电池需要测试为了更好的保护电路设计,算法设计,等等。
硬件设计应结合软件算法的要求,并要注意电压绝缘、抗电磁干扰、电磁兼容性、通信隔离、通风和散热电路板开发和组件设计。一般软件设计功能包括电压检测、温度采集、电流检测、绝缘检测、SOC估计,可以沟通、流量均衡功能,系统自检功能、系统检测功能、收费管理、热管理等等。
相关的硬件设计软件设计的支持功能,如单片机模块用于收集和分析数据,发送和接收控制信号,电流检测模块收集的充电和放电电流电池组在充放电过程中。