【干貨】解析電池管理系統(tǒng)的價值與實現(xiàn)

在政府要強制實行油耗和新能源汽車積分并行管理的大背景下，大量車企都推出了新能源汽車開發(fā)上市計劃，并且要持續(xù)上量。為了滿足這一系列的計劃，在PHEV(含EREV)、EV這幾個領(lǐng)域里面，汽車企業(yè)需要用不同的新能源車輛組合去合乎政策規(guī)范、順應(yīng)市場需求并迎合消費者，這就需要對車型的核心指標(續(xù)航里程、百公里加速和充電速度)進行一些動態(tài)的配置和管理，并能夠應(yīng)對未來可能的電池供應(yīng)商的轉(zhuǎn)換。在這個過程里面，我們細致地來談一談做電池管理系統(tǒng)的價值，還有如何去做電池管理系統(tǒng)。

第一部分 模組化供應(yīng)

簡單而言，隨著電動汽車行業(yè)的發(fā)展，我國也可能與德國VDA一樣，推出汽車用鋰電池標準，電池單體和模組的標準化勢在必行。通過對電池單體的串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)混合的方式，確保電池模塊統(tǒng)一尺寸，并綜合考慮電池本體的機械特性、熱特性以及安全特性。在安裝設(shè)計不變的情況下，根據(jù)不同的續(xù)航里程和動力要求，提供不同電池容量，以滿足不同的需求。這種模塊化應(yīng)用，在單體、模組端都可實現(xiàn)大規(guī)模自動化生產(chǎn)，大幅降低生產(chǎn)成本，這就使得整個電池企業(yè)的供應(yīng)都以模組為最小單元。

模組化供應(yīng)改變了原來的電池企業(yè)的構(gòu)建方式，原來供應(yīng)電池單體，車企需要從單體開始構(gòu)建，整個BMS的拓撲結(jié)構(gòu)都要根據(jù)電池大小來權(quán)衡選擇，而在供應(yīng)模組條件下，基本單元就變成了模組小總成。

在這個過程中，下一步的集成電池模塊，則比傳統(tǒng)電動汽車模塊容納更大容量電池組。以往電池模塊一般由 12 個容量為 2-3kWh 電池組組成，現(xiàn)在開始往能容納 24 個單體的 6-8kWh 電池組轉(zhuǎn)向。這將在同樣的電池空間內(nèi)，提高電池容量，有效增加電動汽車續(xù)航。

圖1 PHEV和EV 模組

軟包的基本情況也是類似的，也開始往這個方向發(fā)展。

圖2 軟包的模組

如圖3所示，模組里面都是內(nèi)嵌了LECU的功能，基本把模組溫度采集和單體電壓采集和電壓保護給做掉了。

·單體電壓測量和電壓監(jiān)控：單體的電壓的采集和保護，這個功能是下放到底層的。這里分為：

采集單體電壓：精度會影響單體差異性的比較

過壓和欠壓的判別：這里也是在底下可以完成的邏輯功能

校驗：通過單體累加和模組電壓的判別，實現(xiàn)對整個功能的診斷處理

·電池溫度：現(xiàn)在通常在一個模組內(nèi)放置2-4個溫度點來采集母線焊接溫度、模組內(nèi)電池溫度差異

·通信和信號：把溫度、電壓信息傳送出去，還有把基本的單體過壓欠壓發(fā)送出去

·均衡的實際控制：主要包含實際的電路

圖3 LECU及其基本功能

第二部分 電池管理功能

如前所述，由于供應(yīng)模式的改變，電池管理功能也就需要匹配整個電池系統(tǒng)，底層的基本部件變成了模組。這里汽車企業(yè)面臨的課題是：

·整車動力系統(tǒng)的需求差異：根據(jù)不同車輛的實際構(gòu)型的需求，對電池的放電能力和功率特性有不同的要求

·充電特性：根據(jù)使用的實際情況，可以對充電的特殊需要做定制

·區(qū)域使用特性：根據(jù)車輛使用區(qū)域環(huán)境的不同，甚至需要對不同的熱管理特性進行配置

·模組的差異，可能根據(jù)整車的需求不同，需要對單體的化學(xué)體系進行切換

圖4 高壓系統(tǒng)架構(gòu)

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