动力蓄电池管理系统原理、组成知识

百科   2024-12-29 20:45   广东  


一、认识动力蓄电池管理系统

动力蓄电池的能量储存与输出都需要模块来进行管理,即动力蓄电池能量管理模块,也称为动力蓄电池管理系统,或动力蓄电池能量管理系统,简称BMS。

1.动力蓄电池管理系统的基本构架组成

BMS按性质可分为硬件和软件,按功能可分为数据采集单元和控制单元。BMS的硬件有主控盒、从控盒、高压控制盒、高压绝缘盒,还包括采集电压、电流、温度等数据的电子传感器,软件包括底层软件和应用层软件,用来监测电池的电压、电流、SOC值、绝缘电阻值、温度值,通过与整车控制器、充电机的通信,控制动力蓄电池系统的充放电。

2.动力蓄电池管理系统的基本功能

BMS通过电压、电流及温度检测等实现对动力蓄电池系统的过电压、欠电压、过电流、过高温和过低温保护,继电器控制,SOC估算,充放电管理,加热或保温,均衡控制,故障报警及处理,与其他控制器通信等功能,此外电池管理系统还具有高压回路绝缘检测功能,以及为动力蓄电池系统加热功能。

动力蓄电池组内的BMS实时采集各单体的电压值、各温度传感器的温度值、电池系统的总电压值和总电流值、电池系统的绝缘电阻值等数据,并根据BMS中设定的阈值判定电池系统工作是否正常,并对故障实时监控。动力蓄电池系统通过BMS使用CAN与整车控制器或允电机之间进行通信,对动力蓄电池系统进行充放电等综合管理。

从整车角度,电池管理系统(BMS)作用或任务可以详述为如下几点:

(1)保护单体和动力蓄电池组不受到损害。

(2)使电池工作在合适的电压和温度范围内。

(3)在保持电池在合适的条件运行后,满足整车的需求。

(4)电池参数检测:包括总电压、总电流、单体电压检测、温度检测、绝缘检测、碰撞检测、阻抗检测、烟雾检测等。

(5)电池状态建立:包括荷电量(SOC)、电池功率(SOP)、电池健康状态(SOH)。

(6)在线诊断:故障包括传感器故障、网络故障、电池故障、电池过充、过放、过电流、绝缘故障等。

(7)电池安全保护和告警:包括温控系统控制和高压控制,当诊断出故障,BMS上报故障给整车控制器和充电机,同时切断高压以保护电池不受到损害,包括漏电保护等。

(8)充电控制:BMS慢充和快充控制。

(9)电池一致性控制:BMS采集单体电压信息,采用均衡方式使电池达到一致性,电池的均衡性方式有耗散式和非耗散式。

(10)热管理功能:动力蓄电池组各点的温度采集,在充电和放电过程中,BMS决定是否开启加热和冷却。

(11)网络功能:包括在西安标定和健康、在线程序下载。通常采用CAN网络。

(12)信息存储:BMS需要存储关进数据如SOC、SOH、充放电安时数、故障码。

二、动力蓄电池管理系统的工作原理

BMS的工作原理可简单归纳为:数据采集电路采集动力蓄电池状态信息数据后,由电子控制单元进行数据处理和分析,然后根据分析结果对系统内的相关功能模块发出控制指令,向外传递信息。

1.充电原理

(1)预充电

车载充电机接收到充电枪插入信号后唤醒整车控制器及BMS,BMS进行初检和初始化,完成后上报给整车控制器。整车控制器控制主负继电器闭合,BMS控制主负继电器闭合,对各单体蓄电池进行预充电,确定单体蓄电池无短路后,预充电完成。充电初期预充电流程如图所示。

(2)充电

预充电完成后,BMS闭合主正继电器,随后断开预充继电器,主电路接通,动力蓄电池开始充电,充电流程如下图所示。

2.放电原理

(1)放电初期

打开点火开关至ON挡,整车控制器唤醒BMS,BMS进行自检和初始化,完成后上报给整车控制器。整车控制器发出高压供电指令,BMS开始按顺序控制继电器的闭合和断开。

因电路中电机控制器和空调压缩机控制器等含有电容,在放电初期,BMS控制预充继电器闭合,给各控制器电容采用低压、小电流进行放电,当电容两端电压接近动力蓄电池总电压时,断开预充继电器。放电初期预充流程如图所示。

(2)放电

BMS闭合主正继电器,断开预充继电器,主电路接通,动力蓄电池开始放电。放电流程如图所示。

3.充电加热原理

当动力蓄电池在冬季低温环境下工作时,充放电容量会降低。汽车充电容量会随温度的降低而下降,因而设置了动力蓄电池加热系统,当车辆充电时,如果电芯温度低于设定值,BMS会控制加热继电器闭合,利用力电池内部的加热元件给电芯加热。充电加热流程图如图所示。

三、动力蓄电池及电池管理系统认知

在纯电动汽车中,动力蓄电池作为汽车唯一的动力来源,动力蓄电池电能的高低决定了电动汽车的行驶里程。其组成一般包括动力电池模组、结构系统、电气系统热管理系统、BMS等,如图所示为吉利EV450动力蓄电池总成结构示意图。

1.电池模组

吉利帝豪EV450动力蓄电池有17个模组,总电压346V,每个模组由6个单体电池串联而成。模组线路板如图所示。

2.BMS及控制线束

通过检测电池组中各单体蓄电池的状态来确定整个电池系统的状态,并根据单体蓄电池的状态对动力蓄电池系统进行对应的控制调整和策略实施,实现对动力蓄电池系统及各单体的充放电管理以保证动力蓄电池系统安全稳定地运行,进而达到增加行驶里程,延长使用寿命,降低运行成本的目的。帝豪EV450动力蓄电池BMS系统如图所示。

3.附件

主要包括模组连接线、冷却水管、保险丝等。

4.高压组件系统

主要包括继电器总成、快充插件、高压插件等,如图所示。


言质有锂知识星球本周更新动态:

知识星球-质量云第17季精选代表性干货资料共计10份,包含质量、六西格玛、管理体系以及国内外知名企业质量管理课件等资料,干货多多。本期内容具体详细清单如下:

知识星球-新质能源智库第84季共上传了包含质量、六西格玛、管理体系、锂电及材料、储能、固态电池、钠电、行业研究报告以及国内外知名企业质量管理课件等共计10份资料,干货多多。本期内容具体详细清单如下:

欢迎大家搜索查阅及学习。我们会不定期上传及分享更多的、前瞻性的质量及新能源领域专业资讯及资料(注:不少是可编辑性文档)。同时,我们也会参考依据大家及众多粉丝朋友的需求,会重点分享热点及大家普遍关心的内容。所有成功加入星球会员的朋友可以申请加入专属微信群(注: 锂电群或非锂电群质量群,二选一)。让我们在知识星球相聚,一起学习加油并共同成长!



好消息!为庆祝元旦佳节,言质有锂知识星球也推出相应优惠福利,前30名加入者将有20元的新人优惠劵。名额有限,机会难得,先到先得!





言质有锂,您身边的学习好帮手!若公众号免费的、海量资讯还满足不了爱学习及上进的你,那么可以考虑并关注以下知识星球。知识星球-新质能源智库已收集了质量管理的及新能源(含锂电池及材料、钠离子电池、固态电池、光伏电池、储能电池及系统、新能源行业分析及研究报告、以及各类材料和电池标准等)等干货资料1400+。相关内容还在持续更新中;专业质量领域知识星球-质量云也正式起航了,资料信息持续更新中,已收集了质量类的干货资料(含国内外先进及系统化的质量理论、方法和工具、管理体系、六西格玛、标杆企业及优秀企业案例等)150+。欢迎大家的加入!







免责申明
本公众号主张和尊重原创,对于一些网上转载或编辑的经典文章会标明来源出处(无法得知原创作者的除外),文章版权归属于原作者所有。本公众号旨在知识分享及学习交流,若认为侵权则请联系小编删除。







往期精彩内容推荐


教你如何在“志言质语”号内快速获取干货?

好消息|不花钱学习六西格玛,关注他教会你!

一文搞懂最新六大工具(APQP、FMEA、MSA、SPC、PPAP、CP)。附思维导图!

干货|浅谈锂电企业的水分控制及预防

锂离子电池行业常用中英文对照汇总

锂电配料工序常见的主要异常及一般处理措施

浅析锂离子电池合浆工艺流程及品质管控

锂离子电池的常见不良失效分析系列-高内阻

锂离子电池不良失效分析系列-充高放低

锂离子电池不良失效分析系列-低容量

锂离子电池常见不良失效分析系列-低电压

锂离子电池的不良失效分析系列-厚度超标

锂离子电池不良失效分析系列-循环性能差

锂离子电池不良失效分析系列-压差大

锂离子电池的不良失效分析系列-爆炸

锂离子电池不良失效分析系列-漏液

浅谈锂电行业的工程变更管理

干货|关于锂电企业粉尘的管控及预防

聊聊锂电企业的首件三检该如何做?

六西格玛工具之相关性分析案例分享

干货|方差分析之一般线性模型(GLM)的高效应用

干货|六西格玛工具之回归分析(基于Minitab操作案例讲解)。赶紧get!

干货|残差(Residual)在方差分析(ANOVA)、回归(Regression)分析及实验设计(DOE)中的判读及异常对策

质量管理五大核心工具(APQP/FMEA/MSA/SPC/PPAP))的应用

干货|QCC活动推行方案。请收藏!

SPC改进篇:当前降本是“刚需”,过程分析和改善必不可少!

SPC理论&实战系列之实施篇

SPC理论&实战攻略系列之策划篇

SPC理论及实战攻略系列

六西格玛工具之过程能力分析(正态)

六西格工具之卡方(Chi-square)检验

六西格玛工具之MSA(测量系统分析)知识精华介绍及案例

六西格玛工具之过程能力分析(非正态)

六西格的衡量指标(尺度)

六西格玛工具之抽样大小的选择

干货|六西格(DMAIC)项目改善案例

干货|六西格玛工具之黄金版DOE驾到!

六西格玛工具之多变异图

六西格玛工具之散布图

六西格工具之图形化汇总

六西格玛工具之箱线图

六西格玛工具之鱼骨图

干货|方差分析(ANOVA)系列之平衡方差分析(完整版)

干货|方差分析(ANOVA)系列之单因子方差分析

六西格玛工具之柏拉图

六西格玛工具之正态检验

六西格玛之假设检验

干货|六西格玛工具之响应曲面设计(RSM)。请收藏!

六西格玛工具之SIPOC图

干货|新质量工具-公差区间及案例分享。请收藏!

六西格玛工具之直方图理论及Minitab案例分析详解。赶紧get!!

计数型MSA-Kappa技术的应用(Minitab案例分析详解),请收藏!

干货|正交试验设计的理论及案例分享。请收藏!

干货|六西格玛工具之等方差检验案例分享。请收藏!

干货|六西格玛50种核心工具应用及路径。请珍藏!

一种创新改进工具-标杆分析法(Benchmarking)

干货|世界各地锂离子电池产品认证介绍

上汽通用APQP详解

干货|最新完整版FMEA培训教材。请收藏!

记住这串数字184538,就容易理解PPAP了

干货|六西格方法和工具在项目D(定义)阶段实施中的运用。请收藏!

六西格改善方法论和工具在项目实施中的运用案例分享-测量(M )阶段

六西格改善方法论和工具在项目实施中的运用案例分享-分析(A )阶段

六西格改善方法论和工具在项目实施中的运用案例分享-改善(I )阶段

六西格玛工具在项目实施中的应用-C阶段

六西格玛案例之降低方形电池外观不良率!

六西格玛案例之降低电池水分含量!

六西格玛案例之优化电池烘烤工艺!

六西格玛案例之降低极片颗粒不良率

六西格玛案例之优化电池高温老化工艺!

六西格玛案例之提升电芯设计容量!

六西格玛案例之降低电池低压率!

六西格玛项目之提升涂布面密度过程能力案例分享

六西格玛案例之提高涂布合格率分享!

六西格玛案例之降低电池外观不良率

六西格玛案例之降低电池漏液不良率






言质有锂
言质有锂,您身边的学习好帮手!专注于新能源及质量等领域,重在分享、利他、助力、赋能。定期会有质量、六西格玛、体系、认证、新能源汽车、电子、管理、最新质量理论、方法和工具、相关标准等方面的资讯更新和分享。感谢社会各界人士的关注和厚爱!
 最新文章