解析動(dòng)力電池管理系統(tǒng)技術(shù)趨勢(shì)及方案精選

電動(dòng)車未來(lái)將以鋰電池為主要?jiǎng)恿︱?qū)動(dòng)來(lái)源，主因在于鋰電池有高能量密度優(yōu)勢(shì)，所以性能較為穩(wěn)定。然而鋰電池大量生產(chǎn)時(shí)品質(zhì)不易掌握，電池芯出廠時(shí)電量即存在些微差異，且隨著操作環(huán)境、老化等因素，電池間不一致性將愈趨明顯，電池效率、壽命也都將變差，再加上過(guò)充或過(guò)放等情況，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致起火燃燒等安全問(wèn)題。

電池管理系統(tǒng)BMS的重要性不言而喻，BMS是動(dòng)力電池組的核心技術(shù)，也是整車企業(yè)最為關(guān)注的環(huán)節(jié)。

一、技術(shù)及趨勢(shì)

BMS屬于電池包一部分，電池包是新能源汽車核心能量源，為整車提供驅(qū)動(dòng)電能，它主要通過(guò)金屬材質(zhì)的殼體包絡(luò)構(gòu)成電池包主體。模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了電芯的集成，通過(guò)熱管理設(shè)計(jì)與仿真優(yōu)化電池包熱管理性能，電器部件及線束實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)對(duì)電池的安全保護(hù)及連接路徑；通過(guò)BMS實(shí)現(xiàn)對(duì)電芯的管理，以及與整車的通訊及信息交換。

BMS主要作用包括：估測(cè)電池的荷電狀態(tài)，檢測(cè)電池的使用狀態(tài)，管控電池的循環(huán)壽命。在充電過(guò)程中對(duì)電池的熱管理，啟停鋰電池的冷卻系統(tǒng)，同時(shí)也管理單體電池之間的均衡，防止單體電池過(guò)充過(guò)放產(chǎn)生危險(xiǎn)。另外監(jiān)測(cè)整個(gè)電池的健康工作狀態(tài)。

圖表1 國(guó)內(nèi)外主流BMS供應(yīng)商的技術(shù)參數(shù)

目前電池管理系統(tǒng)有主動(dòng)式均衡和被動(dòng)式均衡兩種管理模式。兩種管理模式各有優(yōu)缺點(diǎn)，所采用的方式普遍為采集單體電池電壓，串聯(lián)電流，以及溫度以及電池組的電壓，然后將這些信號(hào)傳給運(yùn)算模塊進(jìn)行處理發(fā)出指令，最后將整個(gè)處理的信息指令通過(guò)CAN通訊系統(tǒng)傳送給汽車中央控制單元或整車VMS系統(tǒng)。

二、國(guó)內(nèi)車用BMS廠家淺析

國(guó)內(nèi)主流車用BMS廠家都有被動(dòng)均衡技術(shù)，而且其中絕大部分都有主動(dòng)均衡技術(shù)儲(chǔ)備。在廠家給的配置單上，主動(dòng)均衡是一個(gè)“選配”功能。被動(dòng)均衡的BMS裝機(jī)量較大，占據(jù)新能源汽車市場(chǎng)較高的份額，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于主動(dòng)均衡BMS的市場(chǎng)份額。國(guó)內(nèi)的新能源汽車主要是中低端產(chǎn)品，考慮到成本及配置需求方面，被動(dòng)均衡相對(duì)較易接受。隨著新能源汽車產(chǎn)品的向高端發(fā)展，對(duì)BMS的要求也越來(lái)越高，主動(dòng)均衡技術(shù)將成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

在軟件方面其最核心的技術(shù)在于SOC的估測(cè)算法，電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的電荷狀態(tài)估測(cè)是BMS控制算法的核心所在，直接影響到電動(dòng)汽車的使用壽命和運(yùn)行穩(wěn)定性狀態(tài)。SOC 是BMS中最重要的參數(shù)，目前大部分BMS廠家的SOC估算精度是在5%以內(nèi)的，部分是在8%以內(nèi)。

對(duì)于BMS的技術(shù)，目前各大芯片廠家都推出了自己的解決方案，以及針對(duì)性的底層芯片，供廠家進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。常用的主流方案以及芯片有這么幾個(gè)大的廠商，TI（德州儀器）、ST（意法半導(dǎo)體）、ADI（亞德諾）、ATMEL（艾特梅爾）、Infinen（英飛凌）、Linear（凌力爾特）、Maxim（美信）等廠家。國(guó)內(nèi)的BMS企業(yè)都是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，包括硬件設(shè)計(jì)，軟件的搭建等。

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