BMS電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統是連接車(chē)載動(dòng)力電池和電動(dòng)汽車(chē)的重要紐帶。BMS實(shí)時(shí)采集、處理、存儲電池組運行過(guò)程中的重要信息,與外部設備如整車(chē)控制器交換信息,解決鋰電池系統中安全性、可用性、易用性、使用壽命等關(guān)鍵問(wèn)題,主要作用是為了能夠提高電池的利用率,防止電池出現過(guò)度充電和過(guò)度放電,延長(cháng)電池的使用壽命,監控電池的狀態(tài)。通俗的講,就是一套管理、控制、使用電池組的系統。
表:國內外主流BMS供應商的技術(shù)參數對比
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國外主流廠(chǎng)商
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國內主流廠(chǎng)商
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配套方案
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主從結構
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主從結構
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技術(shù)指標
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電壓測量精度:0.1%FS
電流測量精度:0.1%FS
電流測量范圍:0~±600A
SOC估算精度:5%
均衡方式:主動(dòng)平衡
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電壓測量精度:0.5% FS
電流測量精度:0.5% FS
溫度測量范圍(℃):-40~125℃
溫度測量精度(℃):0.5℃
SOC測量精度:5%
均衡方式:被動(dòng)平衡
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車(chē)型應用范圍
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純電動(dòng)車(chē)、混合動(dòng)力車(chē)
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純電動(dòng)車(chē)、混合動(dòng)力車(chē)
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功能安全
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電池過(guò)充、過(guò)放、溫升保護、絕緣防護、高壓互鎖、預充電
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電池過(guò)充、過(guò)放、溫升保護、絕緣防護
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適用電芯范圍
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錳酸鋰、三元材料
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鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池等動(dòng)力電池
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來(lái)源:佐思產(chǎn)研
BMS最核心的三大功能為電芯監控、荷電狀態(tài)(SOC)估算以及單體電池均衡。
電芯監控技術(shù)
1、單體電池電壓采集;2、單體電池溫度采集;3、電池組電流檢測;
溫度的準確測量對于電池組工作狀態(tài)也相當重要,包括單個(gè)電池的溫度測量和電池組散熱液體溫度監測。這需要合理設置好溫度傳感器的位置和使用個(gè)數,與BMS控制模塊形成良好的配合。電池組散熱液體溫度的監控重點(diǎn)在于入口和出口出的流體溫度,其監測精度的選擇與單體電池類(lèi)似。
SOC技術(shù)
單電芯SOC計算是BMS中的重點(diǎn)和難點(diǎn),SOC是BMS中最重要的參數,因為其它一切都是以SOC為基礎的,所以它的精度和魯棒性(也叫糾錯能力)極其重要。如果沒(méi)有精確的SOC,再多的保護功能也無(wú)法使BMS正常工作,因為電池會(huì )經(jīng)常處于被保護狀態(tài),更無(wú)法延長(cháng)電池的壽命。SOC的估算精度精度越高,對于相同容量的電池,可以使電動(dòng)車(chē)有更高的續航里程。高精度的SOC估算可以使電池組發(fā)揮最大的效能。
目前最常采用的計算方法有安時(shí)積分法和開(kāi)路電壓標定法,通過(guò)建立電池模型和大量的數據采集,將實(shí)際數據與計算數據進(jìn)行比較,這也是各家的技術(shù)秘籍,需要長(cháng)時(shí)間大量數據積累,同時(shí)也是特斯拉技術(shù)含量最高的部分。特斯拉已經(jīng)在電池冷卻、安全、電荷平衡等與BMS相關(guān)的領(lǐng)域申請核心專(zhuān)利超過(guò)上百項。
均衡技術(shù)
被動(dòng)均衡一般采用電阻放熱的方式將高容量電池“多出的電量”進(jìn)行釋放,從而達到均衡的目的,電路簡(jiǎn)單可靠,成本較低,但是電池效率也較低。
主動(dòng)均衡充電時(shí)將多余電量轉移至高容量電芯,放電時(shí)將多余電量轉移至低容量電芯,可提高使用效率,但是成本更高,電路復雜,可靠性低。未來(lái)隨著(zhù)電芯的一致性的提高,對被動(dòng)均衡的需求可能會(huì )降低。
圖:主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡技術(shù)對比

來(lái)源:佐思產(chǎn)研
幾乎所有主流車(chē)用BMS廠(chǎng)家都有被動(dòng)均衡技術(shù),其中絕大部分都有主動(dòng)均衡技術(shù)儲備。被動(dòng)均衡的BMS裝機量較大,占據新能源汽車(chē)市場(chǎng)較高的份額,遠遠高于主動(dòng)均衡BMS的市場(chǎng)份額,其根本原因在于成本因素,主動(dòng)均衡更多是一個(gè)“選配”功能。
考慮到中國市場(chǎng)的消費習慣,當前國產(chǎn)新能源汽車(chē)主打的是中低端品牌,為了嚴格控制成本,主機廠(chǎng)的零部件需求是以“滿(mǎn)足基本功能,成本較低”為準則,主動(dòng)均衡技術(shù)的成本比被動(dòng)均衡高出不少,在被動(dòng)均衡滿(mǎn)足基本功能的情況下,主機廠(chǎng)更愿意選擇被動(dòng)均衡的BMS。
表:國內主要BMS廠(chǎng)均衡技術(shù)情況
公司名稱(chēng)
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均衡技術(shù)
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配套電池
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金杯新能源
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被動(dòng)均衡
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三星(天津)、天勁新能源
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億能電子
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被動(dòng)均衡
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三星、國軒高科、天津力神、CTAL
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華霆動(dòng)力
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被動(dòng)均衡
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三星、天津力神
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松岳電池
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被動(dòng)均衡
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蘇州星恒、中航鋰電
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科列技術(shù)
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主動(dòng)均衡
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威能、國能、沃特瑪
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欣旺達
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主動(dòng)+被動(dòng)均衡
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力神、三星(西安、馬來(lái)西亞)、LG化學(xué)、ATL
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來(lái)源:佐思產(chǎn)研
安全技術(shù)
電池管理系統設計應該根據電池電壓、溫度和所使用的環(huán)境,來(lái)制定電池充放電功率,將信息反饋給整車(chē),讓電池用在比較舒適綠色區域里。電池是電化學(xué)載體,在充電的時(shí)候會(huì )發(fā)生各種反應,在外界有諸多不安全因素的情況下,如何保障電池系統的安全,是電池管理技術(shù)的核心問(wèn)題。 |