为什么需要BMS:
一般电动汽车的电池管理系统如下:
其主要的主要功能模块如下:
由功能模块我们了解到,BMS主要负责完成的工作有:
1)电池组上下电处理;
2)电池组工作模式的转换;
3)实时采集与监控电池组及单体电池的状态信息;
4)准确估算动力电池组的荷电状态及可充放电电流;
5)完成电池 单体之间电量的均衡;6)对可能出现的电池组漏电等故障进行预警与处理;
7)电池 组温控系统执行部件的驱动。根据控制功能需要,
BMS 软件算法整体控制流程一般如下图所示:
其软件算法中实现的主要功能如下:
1)过压检测:车辆的电池电压过高对于车辆系统和乘员来说非常危险,过压往往是由 于发电机或者电池的不正常输出引起的。因此,当提前检测到电压超过安全电压时, 电池管理系统将会切断电源电路并且向整车控制器发送错误报告。
2)过流检测:车辆的电流由电流传感器和输出电压计算获得,如果电流高于预定值, 这可能由线路短路或者快速充放电引起。此时电池管理系统将会切断电源电路并且 向整车控制器发送错误报告。
3)漏电检测:当车辆漏电时,相当于在电池上多加了一个接地线路,因此通过电池正 负极的绝对电流值发生变化。霍尔漏电传感器(一种能检测非常小的电流的传感器, 可以达到 10 — 50m A 的精度)包含正负两根线,并由二线之间的电流差驱动工作。 当输出电压超过预定参考电压值时,此时电池管理系统将会切断电源电路并且向整 车控制器发送错误报告。
4)电池单元均衡检测:车用高压电池包将由多节电池单体串联而成。在理想状态下各 单体之间的电压差非常小。如果某个单体的电压与其他单体的电压相差很大,即该 单体工作在异常状态或者缺陷状态,继续使用将会影响整个电池包的性能,甚至损 毁其他单体。或者说,电池单体的的最高电压与最低电压超过某一设定的标准值时, 电机控制单元将会向整车控制器发送错误报告并且切断电源线以保护电池包。
5)电池温度检测:电池包的温度是影响电池包性能的参数,温度异常的工作环境将会 减少电池的循环寿命。而且电池系统的很多参数与温度有关,比如充放电效率。为 了保护电池包和 SOC 估算的准确性,电池温度必须通过风扇控制在一个非常小的 范围内。
6)预功率输出检测:在系统开始启动时,我们没有足够的信息以确保整个车辆当前状 态。为了保证车辆和乘员的安全,在电池直接连入电路之前,必须要预先进行功率 检测。在预功率输出检测时,使用大阻值的电阻来限制电流值,此时,即便是系统 发生短路,电流也不会因过大而损坏整个系统。
7)通讯:在汽车行业中, CAN 通信由于具有可靠性高、可自行进行故障诊断、线束 封装简单、数据可共享和软件更新简单的特点,成为通信技术的标准。因此,电池 管理系统与上层控制器整车控制器之间的通信采用 CAN 通信。而且,为了在车辆 维修阶段能轻松地调试系统和诊断故障,应该保留用于电池管理系统和电脑之间的 串行通讯端口。
8)SOC估计:电池管理系统的最重要、而且最艰难的任务就是进行 SOC 估计,也是 现阶段研究的重点。
其中,BMS中技术难点和关键的功能如下所示:
SOC容量检测方法
单体均衡功能: