锂电池组BMS架构，锂电池管理系统BMS知识2021-08-10 07:58
锂电池组BMS架构，锂电池管理系统BMS知识。电动汽车的动力输出依靠电池，而锂电池管理系统BMS则是其中的核心，负责控制电池的充电和放电以及实现电池状态估算等功能。锂电池管理系统可以保障动力锂电池组的使用安全，是锂动力电池管理系统的首要任务。很多人由于不是本专业，对电池等相关的知识一点都不懂。但是现在混动、电动这么火，如果不懂一点，也说不过去。本文将介绍锂电池管理系统BMS知识，让你摆脱电池小白的处境。
锂电池组BMS架构
锂电池组BMS硬件的拓扑结构分为集中式和分布式两种类型：
(1)集中式是将所有的电气部件集中到一块大的板子中，采样芯片通道利用最高且采样芯片与主芯片之间可以采用菊花链通讯，电路设计相对简单，产品成本大为降低，只是所有的采集线束都会连接到主板上，对BMS的安全性提出更大挑战，并且菊花链通讯稳定性方面也可能存在问题。比较合适电池包容量比较小、模组及电池包型式比较固定的场合。
(2)分布式包括主板和从板，可能一个电池模组配备一个从板，这样的设计缺点是如果电池模组的单体数量少于12个会造成采样通道浪费(一般采样芯片有12个通道)，或者2-3个从板采集所有电池模组，这种结构一块从板中具有多个采样芯片，优点是通道利用率较高，节省成本，系统配置的灵活性，适应不同容量、不同规格型式的模组和电池包。
锂电池管理系统BMS的任务
电池管理系统的主要任务是保证电池系统的设计性能，可以分解成如下三个方面：
1)安全性，保护电池单体或电池组免受损坏，防止出现安全事故；
2)耐久性，使电池工作在可靠的安全区域内，延长电池的使用寿命；
3)动力性，维持电池工作在满足车辆要求的状态下。
锂电池管理系统BMS功能
一般而言电动汽车电池管理系统要实现以下几个功能：
1、准确估测动力电池组的荷电状态：
准确估测动力锂电池组的荷电状态，即电池剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对电池的损伤，从而随时预报混合动力汽车储能电池还剩余多少能量或者储能电池的荷电状态。
2、动态监测动力电池组的工作状态：
在电池充放电过程中，实时采集电动汽车蓄(应该为动力电池组)电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，防止电池发生过充电或过放电现象。同时能够及时给出电池状况，挑选出有问题的电池，保持整组电池运行的可靠性和高效性，使剩余电量估计模型的实现成为可能。除此以外，还要建立每块电池的使用历史档案，为进一步优化和开发新型电、充电器、电动机等提供资料，为离线分析系统故障提供依据。
3、单体电池间、电池组间的均衡：
即在单体电池、电池组间进行均衡，使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。电池均衡一般分为主动均衡、被动均衡。目前已投入市场的BMS，大多采用的是被动均衡。均衡技术是目前世界正在致力研究与开发的一项电池能量管理系统的关键技术。
锂电池管理系统故障
电池管理系统故障包括CAN通信故障、总电压测量故障、单体电压测量故障、温度测量故障、电流测量故障、继电器故障、加热器故障和冷却系统故障等。
线路或连接件故障线路或连接件故障的诊断对于确保行车安全和整车的可靠性同样重要。例如，因为车辆的振动，电池间的连接螺栓可能会出现松动，电池间接触电阻增大，发生电池间虚接故障，以致电池组内部能量损耗增加，造成车辆动力不足和续驶里程短，在极端情况下还能引起高温，产生电弧，熔化电池电极和连接片，甚至造成电池着火等极端电池安全事故。
在电动汽车运行过程中，单体电池之间可能发生相对跳动，造成两电池间的连接片折断。电池箱和电动汽车的电气连接也是故障的高发点，电插接器在经历长时间振动后容易产生虚接，出现易烧蚀、接触不良等故障。
总之，在电池管理系统电路中需要考虑的因素有很多，特别是那些决定封装限制的因素。当封装设计思想汇聚在一起时，考虑一下也有可能产生机械影响的电子线路与信息流的结构同样也是很重要。BMS控制方法作为动力电池中心控制思想，直接影响动力电池的使用寿命及电动汽车的安全运行与整车性能。对续航具有重大的影响，决定着新能源汽车的未来，做好锂电池管理系统，将极大的促进新能源汽车的发展。
锂电池组BMS架构
锂电池组BMS硬件的拓扑结构分为集中式和分布式两种类型：
(1)集中式是将所有的电气部件集中到一块大的板子中，采样芯片通道利用最高且采样芯片与主芯片之间可以采用菊花链通讯，电路设计相对简单，产品成本大为降低，只是所有的采集线束都会连接到主板上，对BMS的安全性提出更大挑战，并且菊花链通讯稳定性方面也可能存在问题。比较合适电池包容量比较小、模组及电池包型式比较固定的场合。
(2)分布式包括主板和从板，可能一个电池模组配备一个从板，这样的设计缺点是如果电池模组的单体数量少于12个会造成采样通道浪费(一般采样芯片有12个通道)，或者2-3个从板采集所有电池模组，这种结构一块从板中具有多个采样芯片，优点是通道利用率较高，节省成本，系统配置的灵活性，适应不同容量、不同规格型式的模组和电池包。
锂电池管理系统BMS的任务
电池管理系统的主要任务是保证电池系统的设计性能，可以分解成如下三个方面：
1)安全性，保护电池单体或电池组免受损坏，防止出现安全事故；
2)耐久性，使电池工作在可靠的安全区域内，延长电池的使用寿命；
3)动力性，维持电池工作在满足车辆要求的状态下。
锂电池管理系统BMS功能
一般而言电动汽车电池管理系统要实现以下几个功能：
1、准确估测动力电池组的荷电状态：
准确估测动力锂电池组的荷电状态，即电池剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对电池的损伤，从而随时预报混合动力汽车储能电池还剩余多少能量或者储能电池的荷电状态。
2、动态监测动力电池组的工作状态：
在电池充放电过程中，实时采集电动汽车蓄(应该为动力电池组)电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，防止电池发生过充电或过放电现象。同时能够及时给出电池状况，挑选出有问题的电池，保持整组电池运行的可靠性和高效性，使剩余电量估计模型的实现成为可能。除此以外，还要建立每块电池的使用历史档案，为进一步优化和开发新型电、充电器、电动机等提供资料，为离线分析系统故障提供依据。
3、单体电池间、电池组间的均衡：
即在单体电池、电池组间进行均衡，使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。电池均衡一般分为主动均衡、被动均衡。目前已投入市场的BMS，大多采用的是被动均衡。均衡技术是目前世界正在致力研究与开发的一项电池能量管理系统的关键技术。
锂电池管理系统故障
电池管理系统故障包括CAN通信故障、总电压测量故障、单体电压测量故障、温度测量故障、电流测量故障、继电器故障、加热器故障和冷却系统故障等。
线路或连接件故障线路或连接件故障的诊断对于确保行车安全和整车的可靠性同样重要。例如，因为车辆的振动，电池间的连接螺栓可能会出现松动，电池间接触电阻增大，发生电池间虚接故障，以致电池组内部能量损耗增加，造成车辆动力不足和续驶里程短，在极端情况下还能引起高温，产生电弧，熔化电池电极和连接片，甚至造成电池着火等极端电池安全事故。
在电动汽车运行过程中，单体电池之间可能发生相对跳动，造成两电池间的连接片折断。电池箱和电动汽车的电气连接也是故障的高发点，电插接器在经历长时间振动后容易产生虚接，出现易烧蚀、接触不良等故障。
总之，在电池管理系统电路中需要考虑的因素有很多，特别是那些决定封装限制的因素。当封装设计思想汇聚在一起时，考虑一下也有可能产生机械影响的电子线路与信息流的结构同样也是很重要。BMS控制方法作为动力电池中心控制思想，直接影响动力电池的使用寿命及电动汽车的安全运行与整车性能。对续航具有重大的影响，决定着新能源汽车的未来，做好锂电池管理系统，将极大的促进新能源汽车的发展。
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