電池管理系統(tǒng)的主要組成及功能:
(1)電池終端模塊(主要進(jìn)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);
(2)中間控制模塊(主要與整車系統(tǒng)進(jìn)行通訊,控制充電機(jī)等);
(3)顯示模塊(主要進(jìn)行數(shù)據(jù)呈現(xiàn),實現(xiàn)人機(jī)交互)。
為滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范,BMS的這些組成模塊要完成的如下工作:
(1)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(jìn)行早期預(yù)警。
電池網(wǎng)分析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(fēng)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;
(4)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(jìn)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;
(5)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(jī)的功率等級,控制充電機(jī)給電池進(jìn)行安全充電;
(6)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(qiáng)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(jìn)行在線標(biāo)定、監(jiān)控、升級維護(hù)等,一般的車載網(wǎng)絡(luò)均采用CAN;
(9)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;
(10)電磁兼容。由于電動車使用環(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。
鋰電池廠商表示一個成熟的電池管理系統(tǒng)應(yīng)該對電池組進(jìn)行安全監(jiān)控及有效管理,提高電池的使用效率,增加續(xù)駛里程、延長電池使用壽命、降低運(yùn)行成本。電池管理系統(tǒng)在電動汽車發(fā)展的同時,其技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步。