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浅谈动力电池为什么需要BMS管理系统?

来源: | 作者:admin | 分类:新闻 | 时间:2016-06-22 | 浏览:2573
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目前大力发展的新能源汽车主要分为三类:混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV)、燃料电池汽车(Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV)和纯电动汽车(Electric Vehicle,EV)。

  这三种类型的电动汽车以其自身不同的构造和工作原理,形成各自不同的特点,同时也处于不同的发展阶段。

  纯电动汽车以车载动力蓄电池组(如锂离子电池、铅酸电池、镍氢电池和镍镉电池等)作为其唯一的能量来源,并搭载大功率电机以驱动汽车行驶,因此,与传统内燃机汽车最大不同之处也就是纯电动汽车独有的电力驱动及控制系统。

  纯电动汽车和混合动力电动车相比,噪音低、无污染、零排放,底盘结构更简单;和燃料电池汽车相比,各方面技术相对更成熟,具有更高的可靠性和安全性。因此,纯电动汽车目前已经受到世界各国政府和车企的高度重视,不少企业已经实现了批量生产并在某些地区开始示范运营。

  在纯电动汽车中,动力电池组作为核心部件之一,在整车制造成本中占有极高的比重,其性能的优劣也直接影响着整车的驾驶性能与安全。

  早期的纯电动汽车所使用的动力电池大多为铅酸蓄电池,这种电池由于能量密度小,续航里程短,使用寿命也比较短,所以逐渐被优势突出的锂离子电池等产品取代。锂离子电池凭借其充放电效率高、能量密度大和续航能力强等优点,已受到了国内外众多电动汽车厂商的关注及使用。

  尽管锂电池比其他种类的电池有更多的优点,但同样会受到电芯材料和目前制作工艺等因素的限制,导致单节锂电池之间往往存在者内阻、容量、电压等差异,所以在实际应用中,电池组内部各单体电池容易出现散热不均或过度充放电等现象。

  时间一长,这些处于不良工作状态下的电池就很可能提前损坏,电池组的整体寿命也就大大缩短。

  不仅如此,电池处于严重过充电状态下还存在爆炸的危险,造成电池组损坏的同时还对使用者的人生安全造成威胁。因此,必须为电动汽车上的动力电池组配备一套具有针对性的电池管理系统(Battery Management System,BMS),从而对电池组进行有效的监控、保护、能量均衡和故障警报,进而提高整个动力电池组的工作效率和使用寿命。

  电池管理系统作为纯电动汽车动力电池组的监控管理中心,必须对电池组的温度、电压和充放电电流等相关参数进行实时动态的监测,必要时能主动采取紧急措施保护各单体电池,防止电池组出现过充、过放、温度过高以及短路等危险。

  此外,该系统还必须在电池组的整个使用周期内对电池的SOC进行准确估算,并以合适的方式将剩余电量、续驶里程和故障异常等关键信息及时反馈给驾驶员,同时以一种合适的方式完成系统与整车ECU或上位机之间的数据交换功能。

  但是,这些都是BMS在最佳设计和理想情况下才能实现的功能和表现出来的性能,就目前从各类与动力电池相关的电动汽车事故或实际应用到汽车上的相关BMS产品的整体性能表现可知,目前被广泛应用的电池管理系统功能还不够完善,技术不够成熟,使用范围局限,通用性不强。具体可总结为以下五个方面:

  ①电池管理系统在长期使用情况下对动力电池组相关参数的采集精度不够准确。

  ②电池管理系统还不能完全实现动力电池组在整个生命周期内的SOC值的精确估算。

  ③关于电池组内部各单体电池间的能量均衡的控制效果还需进一步提升。

  ④电池管理系统对自身和电池组的故障自诊断和自维护功能还不够完善。

  ⑤目前出现的电池管理系统产品一般都具有针对性,使用范围局限,移植性和通用性还不够强。

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