動力電池管理系統（BMS）

所屬分類：鋰電池安防    發布時間：2018-01-28    閱讀量：137

        電池管理系統（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM）電池管理系統（BMS）是電池與用戶之間的紐帶，主要對象是二次電池，主要就是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現過度充電和過度放電，可用于電動汽車，電瓶車，機器人，無人機等。
        BMS的主要功能有：

        通常BMS系統通常包括檢測模塊與運算控制模塊。
 

        檢測是指測量電芯的電壓、電流和溫度以及電池組的電壓，然后將這些信號傳給運算模塊進行處理發出指令。所以運算控制模塊是BMS的大腦�？刂颇�塊一般包括硬件、基礎軟件、運行時環境（RTE）和應用軟件。其中最核心的部分——應用軟件。對于用Simulink 開發的環境的一般分為兩部分：電池狀態的估算算法和故障診斷以及保護。狀態估算包括SOC（State Of Charge）、SOP（State Of Power）、SOH(Stateof Health）以及均衡和熱管理。

        電池狀態估算通常是估算SOC、SOP和SOH。SOC （荷電狀態）簡單的說就是電池還剩下多少電；SOC 是BMS中最重要的參數，因為其他一切都是以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。如果沒有精確的SOC，加再多的保護功能也無法使BMS正常工作，因為電池會經常處于被保護狀態，更無法延長電池的壽命。
        此外，SOC的估算精度也是十分重要的。精度越高，對于相同容量的電池，可以有更高的續航里程。所以，高精度的SOC估算可以有效地降低所需要的電池成本。比如克萊斯勒的菲亞特500e BEV，可以一直放電 SOC=5%。成為當時續航里程最長的電動車。
        下圖是一個算法魯棒性的例子。電池是磷酸鐵鋰電池。它的SOCvs OCV曲線在SOC從70%到95%區間大約只變化2-3mV。而電壓傳感器的測量誤差就有3-4mV。在這種情況下，我們有意讓初始SOC有20%的誤差，看看算法能不能夠把這20%的誤差糾正過來。如果沒有糾錯功能，SOC會按照SOCI的曲線走。算法輸出的SOC是CombinedSOC也即是圖中的藍色實線。CalculatedSOC是根據最后的驗證結果反推回去的真正SOC。

        SOP的精確估算可以最大限度地提高電池的利用效率。比如在剎車時可以盡量多的吸收回饋的能量而不傷害電池。在加速時可以提供更大的功率獲得更大的加速度而不傷害電池。同時也可以保證車在行駛過程中不會因為欠壓或者過流保護而失去動力即使是在SOC很低的時候。這么一來，所謂的一級保護二級保護在精確的SOP面前都是過眼云煙。不是說保護不重要。保護永遠都是需要的。但是它不可能是BMS的核心技術。對于低溫、舊電池以及很低的SOC來說，精確的SOP估算尤其重要。例如對于一組均衡很好的電池包，在比較高的SOC時，彼此間SOC可能相差很小，比如1-2%。但當SOC很低時，會出現某個電芯電壓急速下降的情況。這個電芯的電壓甚至比其他電池電壓低1V多的情況。要保證每一個電芯電壓始終不低于電池供應商給出的最低電壓，SOP必須精確地估算出下一時刻這個電壓急速下降的電芯的最大的輸出功率以限制電池的使用從而保護電池。估算SOP的核心是實時在線估算電池的每一個等效阻抗。
        SOH 是指電池的健康狀態。它包括兩部分：安時容量和功率的變化。一般認為：當安時容量衰減20%或者輸出功率衰減25%時，電池的壽命就到了。但是，這并不是說車就不能開了。對于純電動車EV來說安時容量的估算更重要一些因為它與續航里程有直接關系而功率限制只是在低SOC的時候才重要。對于HEV或者PHEV來說，功率的變化更為重要這是因為電池的安時容量比較小，可以提供的功率有限尤其是在低溫。對于SOH的要求也是既要高精度也要魯棒性。而且沒有魯棒性的SOH是沒有意義的。精度低于20%，就沒有意義。SOH的估算也是基于SOC的估算。所以SOC的算法是算法的核心。電池狀態估算算法是BMS的核心。其他的都是為這個算法服務的。

（文章轉自蓋世汽車新能源，有刪減）