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    电池的好管家-电源管理系统

    2019-02-18 09:07:45 来源:EEFOCUS
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    电池管理系统,分为储能电池管理系统和动力电池管理系统,前者用于电力网络、UPS等电池的管理,后者则常用于新能源汽车和机器人系统中的电池管理。

     

    电化学反应的难以控制和材料在这个过程中性能变化的难以捉摸,因为过热、过充、短路等原因造成的电池爆炸事故也屡见不鲜,所以才需要这么一个管家来时刻监督、调整、限制电池组的行为,以保障使用安全。其主要功能为:

     

    1. 实时监测电池状态。通过检测电池的外特性参数(如电压、电流、温度等),采用?#23454;?#30340;算法,实现电池内部状态(如容量和SOC等)的?#28010;?#21644;监控,这是电池管理系统?#34892;?#36816;行的基础和关键;

     

    2. 在正确获取电池的状态后进行热管理、电池均衡管理、充放电管理、故障报警等;

     

    3. 建立通信总线,与显示系统、整车控制器?#32479;?#30005;机等实现数据交换。

     

    电池管理系统(BMS)主要分为?#35762;?#20998;,第一部分是前端模拟测量保护电路(AFE),包括电池电压转换与量测电路、电池平衡驱动电路、开关驱动电路、电流量测、通讯电路;第二部分是后端数据处理模块,就是依据电压、电流、温度等前端计算,并将必要的信息通过通信接口回传给系统做出控制。

     

    各种详细功能描述如下:

    单体保护

    保护电池的离开超过限度的操作条件是所有BMS设计程序的基础。在?#23548;?#20013;,BMS必须提供完整的,并几乎可以覆盖任何可能性的电池单体保护。对于高电压和高功率的汽车电池来说,尤其如此,它们必须在恶劣的环境中工作,同时也会面临用户的胡乱使用。

     

    费用控制

    这是BMS的一个基本特征。电池充电不当造成的损坏比其他任何原因造成的损失都多

     

    需求管理

    不是与电池本身的操作直接相关的,而是指使用电池的应用程序。它的目标是通过在应用电?#20998;?#35774;计节电技术,从而延长电池充电的时间,从而最大限度地减少电池的电流消耗。

     

    SOC的测定

    许多应用程序需要了解电池的电荷状态(SOC)或电池链中的单个电池的状态。这可能只是为了向用户提供电池容量的指示,或者在控制电?#20998;?#38656;要它来确保充电过程的最佳控制。

     

    SOH的测定

    健康状况(SOH)是衡量电池能否提供其指定产出的能力。 这对评估应急电力设备的准备情况至关重要,并且是维护行动是否需要的指标。

     

    电池均衡

    在多单体电池连接而成的电池组中,由于生产工艺或操作条件之间的差异造成的,且往往与每个充电/放电循环而变大。在充电过程中,较弱的电池会因为过放时,会导致该电池变得更弱,直到电池最终失效。电池均衡是通过均衡单体电池的电压让每个单体电池电压一致的一种方法,从而延迟电池的使用寿命。

     

    历史记录(日志函数)

    监控和存储电池的历史是BMS的另一个可能的功能。这是必要的,以估计电池的健康状况,但也要确定是否受到滥用。诸如循?#21453;?#25968;、最大和最小电压、温度和最大充放电电流等参数可以记录下来进行后续评估。这也是对是否在保修期内需要索赔的重要记录。

     

    身份验证和识别

    BMS还允许记录电池的信息,例如制造商的型号名称和电池的类型,这有助于自动测试和批?#20301;?#24207;列号和制造日期,以便在电池故障时启用可追溯性。

     

    通信

    大多数BMS系统包含某?#20013;?#24335;的电池?#32479;?#30005;器或测试设备之间的通信。?#34892;?#38142;接到其他系统与电池监测其条件或历史。通信接口也需要允许用户访问修改BMS的电池控制参数或诊断和测试。

     

    随着电池的应用范围越来越广,电池管理系统变得愈发重要,未来电池管理系统有如下趋势:

     

    首先是高精度。最近随着业界对电池电量计算的精度要求不断提高,越来越优异的电池工艺技术的出现,结果使得电池充放电曲线更加平坦,所以电池管理芯片需要拥有更高的测量精度,即在各种环境和情况下的一致性高精度,包括对电压,电流,温度等参数的精确测量。

     

    其次是高可靠性。由于锂电池的失效特性,电池管理系统的可靠性和安全性至关重要。国内厂商开始关注系统级的安全性设计,以及ISO26262标准的引入。在电池管理芯片领域,主流半导体厂商均在芯片中集成了越来越完备的故障报错机制、数据校验机制、以及冗余监控机制,以帮助客户实现更高等级的系统级安全,进一步提高系统的可靠性和鲁棒性。

     

    最后一点,也是用户最为关心的,即合适的系统成本。随着补贴政策的挑战,为了使得终端销售价格比较合理,需要各级供应商一起配合来降?#32479;?#26412;。

     

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    作者简介
    钱玉锋
    钱玉锋

    与非网编辑,电科专业出身。愿与大家一起分享自己对电子圈的见解,抛砖引玉,还原最真实的电子圈。

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