電池管理系統(tǒng)bms的工作原理，電池管理系統(tǒng)組成部分
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-27 14:09
點擊量：次
電池管理系統(tǒng)，BMS（BatteryManagementSystem），是電動汽車動力電池系統(tǒng)的重要組成。它一方面檢測收集并初步計算電池實時狀態(tài)參數(shù)，并根據(jù)檢測值與允許值的比較關(guān)系控制供電回路的通斷；另一方面，將采集的關(guān)鍵數(shù)據(jù)上報給整車控制器，并接收控制器的指令，與車輛上的其他系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。電池管理系統(tǒng)，不同電芯類型，對管理系統(tǒng)的要求往往并不一樣。
電池管理系統(tǒng)bms的工作原理_電池管理系統(tǒng)組成部分
電池管理系統(tǒng)功能
一般而言電動汽車電池管理系統(tǒng)要實現(xiàn)以下幾個功能：
1、準確估測動力電池組的荷電狀態(tài)：
準確估測動力電池組的荷電狀態(tài)（StateofCharge，即SOC），即電池剩余電量，保證SOC維持在合理的范圍內(nèi)，防止由于過充電或過放電對電池的損傷，從而隨時預報混合動力汽車儲能電池還剩余多少能量或者儲能電池的荷電狀態(tài)。
2、動態(tài)監(jiān)測動力電池組的工作狀態(tài)：
在電池充放電過程中，實時采集電動汽車蓄（應該為動力電池組）電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流及電池包總電壓，防止電池發(fā)生過充電或過放電現(xiàn)象。同時能夠及時給出電池狀況，挑選出有問題的電池，保持整組電池運行的可靠性和高效性，使剩余電量估計模型的實現(xiàn)成為可能。除此以外，還要建立每塊電池的使用歷史檔案，為進一步優(yōu)化和開發(fā)新型電、充電器、電動機等提供資料，為離線分析系統(tǒng)故障提供依據(jù)。
3、單體電池間、電池組間的均衡：
即在單體電池、電池組間進行均衡，使電池組中各個蓄電池都達到均衡一致的狀態(tài)。電池均衡一般分為主動均衡、被動均衡。目前已投入市場的BMS，大多采用的是被動均衡。均衡技術(shù)是目前世界正在致力研究與開發(fā)的一項電池能量管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。
電池管理系統(tǒng)bms的工作原理_電池管理系統(tǒng)組成部分
電池管理系統(tǒng)原理
電池管理系統(tǒng)（BMS），即BatteryManagementSystem，通過檢測動力電池組中各單體電池的狀態(tài)來確定整個電池系統(tǒng)的狀態(tài)，并根據(jù)它們的狀態(tài)對動力電池系統(tǒng)進行對應的控制調(diào)整和策略實施，實現(xiàn)對動力電池系統(tǒng)及各單體的充放電管理以保證動力電池系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行。
典型電池管理系統(tǒng)拓撲圖結(jié)構(gòu)主要分為主控模塊和從控模塊兩大塊。具體來說，由中央處理單元（主控模塊）、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)檢測模塊、顯示單元模塊、控制部件（熔斷裝置、繼電器）等構(gòu)成。一般通過采用內(nèi)部CAN總線技術(shù)實現(xiàn)模塊之間的數(shù)據(jù)信息通訊。
基于各個模塊的功能，BMS能實時檢測動力電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)，實現(xiàn)對動力電池進行熱管理、均衡管理、高壓及絕緣檢測等，并且能夠計算動力電池剩余容量、充放電功率以及SOC&SOH狀態(tài)。
電池管理系統(tǒng)bms的工作原理_電池管理系統(tǒng)組成部分
電池管理系統(tǒng)的主要組成
?。?）電池終端模塊（主要進行數(shù)據(jù)采集，如：電壓參數(shù)、電流參數(shù)、溫度、通信信號等）；
?。?）中間控制模塊（主要與整車系統(tǒng)進行通訊，控制充電機等）；
?。?）顯示模塊（主要進行數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，實現(xiàn)人機交互）。
為滿足相關(guān)的標準或規(guī)范，BMS的這些組成模塊要完成的如下工作：
?。?）電池參數(shù)檢測。包括總電壓、總電流、單體電池電壓檢測（防止出現(xiàn)過充、過放甚至反極現(xiàn)象）、溫度檢測（最好每串電池、關(guān)鍵電纜接頭等均有溫度傳感器）、煙霧探測（監(jiān)測電解液泄漏）、絕緣檢測（監(jiān)測漏電）、碰撞檢測等；
（2）電池狀態(tài)估計。包括荷電狀態(tài)（SOC）或放電深度（DOD）、健康狀態(tài)（SOH）、功能狀態(tài)（SOF）、能量狀態(tài)（SOE）、故障及安全狀態(tài)（SOS）等；
（3）在線故障診斷。包括故障檢測、故障類型判斷、故障定位、故障信息輸出等。故障檢測是指通過采集到的傳感器信號，采用診斷算法診斷故障類型，并進行早期預警。
電池故障是指電池組、高壓電回路、熱管理等各個子系統(tǒng)的傳感器故障、執(zhí)行器故障（如接觸器、風扇、泵、加熱器等），以及網(wǎng)絡(luò)故障、各種控制器軟硬件故障等。電池組本身故障是指過壓（過充）、欠壓（過放）、過電流、超高溫、內(nèi)短路故障、接頭松動、電解液泄漏、絕緣降低等；
?。?）電池安全控制與報警。包括熱系統(tǒng)控制、高壓電安全控制。BMS診斷到故障后，通過網(wǎng)絡(luò)通知整車控制器，并要求整車控制器進行有效處理（超過一定閾值時BMS也可以切斷主回路電源），以防止高溫、低溫、過充、過放、過流、漏電等對電池和人身的損害；
?。?）充電控制。BMS中具有一個充電管理模塊，它能夠根據(jù)電池的特性、溫度高低以及充電機的功率等級，控制充電機給電池進行安全充電；
?。?）電池均衡。不一致性的存在使得電池組的容量小于組中最小單體的容量。電池均衡是根據(jù)單體電池信息，采用主動或被動、耗散或非耗散等均衡方式，盡可能使電池組容量接近于最小單體的容量；
（7）熱管理。根據(jù)電池組內(nèi)溫度分布信息及充放電需求，決定主動加熱/散熱的強度，使得電池盡可能工作在最適合的溫度，充分發(fā)揮電池的性能；
（8）網(wǎng)絡(luò)通訊。BMS需要與整車控制器等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通信；同時，BMS在車輛上拆卸不方便，需要在不拆殼的情況下進行在線標定、監(jiān)控、升級維護等，一般的車載網(wǎng)絡(luò)均采用CAN；
?。?）信息存儲。用于存儲關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如SOC、SOH、SOF、SOE、累積充放電Ah數(shù)、故障碼和一致性等；
?。?0）電磁兼容。由于使用環(huán)境惡劣，要求BMS具有好的抗電磁干擾能力，同時要求BMS對外輻射小。
電池管理系統(tǒng)bms的工作原理_電池管理系統(tǒng)組成部分
圖2電池管理系統(tǒng)算法框架
怎樣構(gòu)成電池管理系統(tǒng)
為一個新的和基于電池的電源系統(tǒng)設(shè)計監(jiān)視器電路，那么你會采取什么策略來優(yōu)化該設(shè)計的成本和可制造性呢？最初考慮的問題將是確定系統(tǒng)的首選結(jié)構(gòu)以及電池和有關(guān)電子組件的位置?；窘Y(jié)構(gòu)清楚以后，接下來必須考慮的一個問題是，電路拓撲的權(quán)衡協(xié)調(diào)問題，例如，怎樣優(yōu)化最終產(chǎn)品的通信和互連。
電池的外形尺寸將對電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有重大影響。要使用大量小型電池以適合形狀復雜的電池模塊（或電池組）嗎？或者要使用外形尺寸很大的電池，因而由于重量問題而導致對電池數(shù)量的限制或引起其他的尺寸限制？這也許是設(shè)計變數(shù)最大的部分，因為外形新穎的電池不斷上市，而且人們也在不斷努力，務求電池模塊或電池組集成到產(chǎn)品中后，會與整個產(chǎn)品概念更加一致。例如，在汽車設(shè)計情況下，電池最終也許分散在車輛上的某些空間中，這些空間如果不放電池，利用效率很低。
另一個考慮因素是，電池（或模塊化電池組）、電池管理系統(tǒng)（或其子系統(tǒng)）以及最終應用接口之間的測試信號和/或遙測信號的互連。在大多數(shù)情況下，可以做一個外殼，用來集成電池模塊或電池組中的某些數(shù)據(jù)采集電路，以便如果需要調(diào)換，那么生產(chǎn)ID、校準、使用規(guī)格等重要信息能隨著可替換組件帶走。這類信息對電池管理系統(tǒng)（BMS）或維修設(shè)備可能有用，而且最大限度地減少了線束中所需的高壓額定值導線的數(shù)量。
