什么是BMS电池管理系统2021-09-03 08:07
众所周知，今年汽车市场表现力不佳，整体处于缓慢增长甚至部分下降的环境中。但新能源领域却恰恰相反，走势一路看涨。中汽协数据显示，2018年前11月新能源汽车产销分别完成105.4万辆和103万辆，比上年同期分别增长63.6%和68%。其中纯电动汽车产销分别完成80.7万辆和79.1万辆，比上年同期分别增长50.3%和55.7%；插电式混合动力汽车产销分别完成24.7万辆和23.9万辆，比上年同期分别增长130.3%和127.6%。
动力电池组作为新能源汽车的核心部件，所占整车制造的成本比重非常高，其性能也影响到整车的续航性能及安全性能。而动力电池也有一个不可缺少的部件，就是BMS管理系统。那么什么是BMS管理系统？电车资源将用一文带大家了解一下。
电池管理系统，英文为BMS(Battery Management System)，是电动汽车动力电池系统的重要组成部分。它能够检测收集并初步计算电池实时状态参数，同时根据检测值与允许值的比较关系控制供电回路的通断；此外，还会将收集到的关键数据反馈给整车控制器，并接收控制器的指令，与汽车上的其他系统协调工作。不同电芯类型，对管理系统的要求一般不太一样。电动汽车所用的锂离子电池容量大、串并联节数多、系统复杂，而且对安全性、耐久性、动力性等性能要求高、实现难度大，因此其成为影响电动汽车推广普及的瓶颈。锂离子电池安全工作区域受到温度、电压的窗口限制，当超过该窗口的范围时，电池性能就会加速衰减，甚至会引发安全问题。
电池管理系统的主要目的就是保证电池系统的设计性能，从安全性、耐久性、动力性三个方面提供作用。安全性方面，即BMS管理系统能保护电池单体或电池组免受损坏，防止出现安全事故。耐久性方面，即使电池工作在可靠的安全区域内，延长电池的使用寿命。动力性方面，即要将电池的工作状态在维持在满足车辆要求的情况下。
BMS管理系统主要由各类传感器、执行器、控制器以及信号线等组成。为了使新能源汽车能够安全的上路行驶，且符合相关标准和规范，BMS管理系统应当具有以下功能：
电池参数检测：包括总电压、总电流、单体电池电压检测(防止出现过充、过放甚至反极现象)、温度检测(最好每串电池、关键电缆接头等均有温度传感器)、烟雾探测(监测电解液泄漏等)、绝缘检测(监测漏电)、碰撞检测等。
电池状态估计：包括荷电状态(SOC)或放电深度(DOD)、健康状态(SOH)、功能状态(SOF)、能量状态(SOE)、故障及安全状态(SOS)等。
在线故障诊断：包括故障检测、故障类型判断、故障定位、故障信息输出等。故障检测是指通过采集到的传感器信号，采用诊断算法诊断故障类型，并进行早期预警。电池故障是指电池组、高压电回路、热管理等各个子系统的传感器故障、执行器故障(如接触器、风扇、泵、加热器等)，以及网络故障、各种控制器软硬件故障等。电池组本身故障是指过压(过充)、欠压(过放)、过电流、超高温、内短路故障、接头松动、电解液泄漏、绝缘降低等。
电池安全控制与报警：包括热系统控制、高压电安全控制。BMS诊断到故障后，通过网络通知整车控制器，并要求整车控制器进行有效处理(超过一定阈值时BMS也可以切断主回路电源)，以防止高温、低温、过充、过放、过流、漏电等对电池和人身的损害。
充电控制：BMS中具有一个充电管理模块，它能够根据电池的特性、温度高低以及充电机的功率等级，控制充电机给电池进行安全充电。
电池均衡：不一致性的存在使得电池组的容量小于组中最小单体的容量。电池均衡是根据单体电池信息，采用主动或被动、耗散或非耗散等均衡方式，尽可能使电池组容量接近于最小单体的容量。
热管理：根据电池组内温度分布信息及充放电需求，决定主动加热/散热的强度，使得电池尽可能工作在最适合的温度，充分发挥电池的性能。
网络通信：BMS需要与整车控制器等网络节点通信；同时，BMS在车辆上拆卸不方便，需要在不拆壳的情况下进行在线标定、监控、自动代码生成和在线程序下载(程序更新而不拆卸产品)等，一般的车载网络均采用CAN总线技术。
信息存储：用于存储关键数据，如SOC、SOH、SOF、SOE、累积充放电Ah数、故障码和一致性等。车辆中的真实BMS可能只有上面提到的部分硬件和软件。每个电池单元至少应有一个电池电压传感器和一个温度传感器。对于具有几十个电池的电池系统，可能只有一个BMS控制器，或者甚至将BMS功能集成到车辆的主控制器中。对于具有数百个电池单元的电池系统，可能有一个主控制器和多个仅管理一个电池模块的从属控制器。对于每个具有数十个电池单元的电池模块，可能存在一些模块电路接触器和平衡模块，并且从控制器像测量电压和电流一样管理电池模块，控制接触器，均衡电池单元并与主控制器通信。根据所报告的数据，主控制器将执行电池状态估计，故障诊断，热管理等。
电磁兼容：由于电动车使用环境恶劣，要求BMS具有好的抗电磁干扰能力，同时要求BMS对外辐射小。
BMS管理系统作为新能源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，在必要时能主动采取紧急措施保护各单体电池，避免电池组出现过充、过放、温度过高以及短路等安全问题。此外，BMS管理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。
动力电池组作为新能源汽车的核心部件，所占整车制造的成本比重非常高，其性能也影响到整车的续航性能及安全性能。而动力电池也有一个不可缺少的部件，就是BMS管理系统。那么什么是BMS管理系统？电车资源将用一文带大家了解一下。
电池管理系统，英文为BMS(Battery Management System)，是电动汽车动力电池系统的重要组成部分。它能够检测收集并初步计算电池实时状态参数，同时根据检测值与允许值的比较关系控制供电回路的通断；此外，还会将收集到的关键数据反馈给整车控制器，并接收控制器的指令，与汽车上的其他系统协调工作。不同电芯类型，对管理系统的要求一般不太一样。电动汽车所用的锂离子电池容量大、串并联节数多、系统复杂，而且对安全性、耐久性、动力性等性能要求高、实现难度大，因此其成为影响电动汽车推广普及的瓶颈。锂离子电池安全工作区域受到温度、电压的窗口限制，当超过该窗口的范围时，电池性能就会加速衰减，甚至会引发安全问题。
电池管理系统的主要目的就是保证电池系统的设计性能，从安全性、耐久性、动力性三个方面提供作用。安全性方面，即BMS管理系统能保护电池单体或电池组免受损坏，防止出现安全事故。耐久性方面，即使电池工作在可靠的安全区域内，延长电池的使用寿命。动力性方面，即要将电池的工作状态在维持在满足车辆要求的情况下。
BMS管理系统主要由各类传感器、执行器、控制器以及信号线等组成。为了使新能源汽车能够安全的上路行驶，且符合相关标准和规范，BMS管理系统应当具有以下功能：
电池参数检测：包括总电压、总电流、单体电池电压检测(防止出现过充、过放甚至反极现象)、温度检测(最好每串电池、关键电缆接头等均有温度传感器)、烟雾探测(监测电解液泄漏等)、绝缘检测(监测漏电)、碰撞检测等。
电池状态估计：包括荷电状态(SOC)或放电深度(DOD)、健康状态(SOH)、功能状态(SOF)、能量状态(SOE)、故障及安全状态(SOS)等。
在线故障诊断：包括故障检测、故障类型判断、故障定位、故障信息输出等。故障检测是指通过采集到的传感器信号，采用诊断算法诊断故障类型，并进行早期预警。电池故障是指电池组、高压电回路、热管理等各个子系统的传感器故障、执行器故障(如接触器、风扇、泵、加热器等)，以及网络故障、各种控制器软硬件故障等。电池组本身故障是指过压(过充)、欠压(过放)、过电流、超高温、内短路故障、接头松动、电解液泄漏、绝缘降低等。
电池安全控制与报警：包括热系统控制、高压电安全控制。BMS诊断到故障后，通过网络通知整车控制器，并要求整车控制器进行有效处理(超过一定阈值时BMS也可以切断主回路电源)，以防止高温、低温、过充、过放、过流、漏电等对电池和人身的损害。
充电控制：BMS中具有一个充电管理模块，它能够根据电池的特性、温度高低以及充电机的功率等级，控制充电机给电池进行安全充电。
电池均衡：不一致性的存在使得电池组的容量小于组中最小单体的容量。电池均衡是根据单体电池信息，采用主动或被动、耗散或非耗散等均衡方式，尽可能使电池组容量接近于最小单体的容量。
热管理：根据电池组内温度分布信息及充放电需求，决定主动加热/散热的强度，使得电池尽可能工作在最适合的温度，充分发挥电池的性能。
网络通信：BMS需要与整车控制器等网络节点通信；同时，BMS在车辆上拆卸不方便，需要在不拆壳的情况下进行在线标定、监控、自动代码生成和在线程序下载(程序更新而不拆卸产品)等，一般的车载网络均采用CAN总线技术。
信息存储：用于存储关键数据，如SOC、SOH、SOF、SOE、累积充放电Ah数、故障码和一致性等。车辆中的真实BMS可能只有上面提到的部分硬件和软件。每个电池单元至少应有一个电池电压传感器和一个温度传感器。对于具有几十个电池的电池系统，可能只有一个BMS控制器，或者甚至将BMS功能集成到车辆的主控制器中。对于具有数百个电池单元的电池系统，可能有一个主控制器和多个仅管理一个电池模块的从属控制器。对于每个具有数十个电池单元的电池模块，可能存在一些模块电路接触器和平衡模块，并且从控制器像测量电压和电流一样管理电池模块，控制接触器，均衡电池单元并与主控制器通信。根据所报告的数据，主控制器将执行电池状态估计，故障诊断，热管理等。
电磁兼容：由于电动车使用环境恶劣，要求BMS具有好的抗电磁干扰能力，同时要求BMS对外辐射小。
BMS管理系统作为新能源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，在必要时能主动采取紧急措施保护各单体电池，避免电池组出现过充、过放、温度过高以及短路等安全问题。此外，BMS管理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。
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