锂电池为什么需要BMS电池管理.docx

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1、锂电池为什么需要BMS电池管理系统?锂电池处于严重过充电状态下还存在爆炸的危险，造成锂电池组损坏的同时还对使用者的人生安全造成威胁。因此，必须为锂电池组配备一套具有针对性的锂电池管理系统BMS从而对电池组进行有效的监控、保护、能量均衡和故障警报，进而提高整个锂电池工作效率和使用寿命。(1)安全性锂电池存在安全性差，时有发生爆炸等缺陷。尤其是钴酸锂为正极材料的锂电池不能大电流放电，安全性较差。此外，几乎所有种类的锂电池过度充电或过度放电都会引起电芯不可逆转的损伤。锂电池对温度也极为敏感：如果在温度过高的状况下使用，可能引起电解液分解、燃烧甚至爆炸;温度过低将导致锂电池的各项性能明显恶化，影响设备

2、的正常使用。由于电池制作工艺的限制，每个电池单元的内阻、容量等均会存在差异。当多个电池单元串联使用时，会引起各个电芯的充放电速率不一致，这导致了电池容量的利用率低下。鉴于此，锂电池在实际使用过程中通常需要专门的保护系统来监控电池的健康状态，从而管理锂电池的使用过程。(2)可维护性锂电池低温下容量衰减和电量无法准确预测使得设备的可维护性较差。长期在线的仪表需要定期更换电池，而远程监控设备工作站点分散，各个站点之间路途遥远，因此更换电池工作量巨大，成本高昂。为了减小维护的工作量，降低维护成本，需要锂电池BMS管理系统具有准确的电荷状态估算功能以准确掌握电池的电荷状态，更有目的地进行电池更换工作;同

3、时还需要电池管理系统具有较低的自身功耗，以降低维护频率，延长电池的使用寿命。因此对长时间持续供电的远程监控仪表，合理地设计锂电池BMS管理系统对设备的维护有着非常重要的意义。BMS锂电池管理系统的作用电池管理系统(BMS)是一套保护电池使用安全的控制系统,时刻监控电池的使用状态,通过必要措施调节电池的异常使用状态,为换电柜及车辆的使用安全提供安全保障。BMS锂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,BMS锂电池管理系统能保护电池单体免受损坏,防止出现安全事故；耐久性方面,BMS锂电池管理系统能使电池工作在可靠的安全区域内,延长电池

4、的使用寿命；动力性方面,将锂电池的工作状态维持在满足车辆要求的情况下。按新国标要求,低速电动车电池必须从原来的铅酸电池升级为锂电池,换个BMS锂电池管理系统正是基于锂电池特性而定制设计的一套安全监控系统。锂电池BMS的核心功能电芯监控技术1、单体电池电压采集；2、单体电池温度采集；3、电池组电流检测；温度的准确测量对于锂电池组工作状态也相当重要，包括单个电池的温度测量和电池组散热液体温度监测。这需要合理设置好温度传感器的位置和使用个数，与BMS控制模块形成良好的配合。SOC技术：简单来说就是电池还剩下多少电SOC是BMS中最重要的参数，因为其它一切都是以SOC为基础的，所以它的精度和鲁棒性（也

5、叫纠错能力）极其重要。如果没有精确的SOC，再多的保护功能也无法使BMS正常工作，因为电池会经常处于被保护状态，更无法延长锂电池的寿命。均衡技术被动均衡一般采用电阻放热的方式将高容量电池“多出的电量”进行释放，从而达到均衡的目的，电路简单可靠，成本较低，但是电池效率也较低。以上就是锂电池BMS管理系统的介绍。当今要求严苛的电力应用(如能量存储、汽车和电动车)使用设计日益复杂的锂离子电池(LIB),必须通过电池管理系统(BMS)来确保最佳效率和安全性。一. BMS系统概述电动汽车上的三电：电池、电机、电控技术是电汽动车最核心的技术。因为这三项技术与电动车的续航里程、加速性能等息息相关。就像木桶原

6、理一样，这三项技术其中的任何一块存在短板都会直接影响车辆的性能表现。三电技术中电池和电机对电动车性能的影响比较明显。比如电机的功率大小影响车辆的动力表现，而纯电动汽车的续航里程则主要取决于动力电池的存储能力。但是同为三电系统中的电控技术，在电动车中的具体技术应用是怎样的，为什么能与电池和电机相提并论在三电系统中占有一席之地呢?电控中最核心的功能就是电池管理系统(Battery management system)简称BMS。要是没有这个系统，动力电池的充放电、使用寿命都会大打折扣，如果把电池看作是一队参战士兵的话，BMS系统就是这群士兵的参谋加将军，让电动汽车在实际应用中达到事半功倍的效果。电

7、动汽车通过BMS能够控制和管理电池更加有效率，每一个电池工作在可运行的区间范围内，避免电池的过充过放和热失控问题发生。单个电芯的容量比较低，需要很多个电芯集成成模组、一个电池系统包含多个模组。通常一个电池系统中包含上百个，甚至上千个电芯。如何保持电芯工作在合适的区间内，BMS发挥着重要的作用。2013年以来电动汽车特别是纯电动汽车起火事故频发，导致消费者对电动汽车产生了安全疑虑。同HEV相比，PHEV和BEV的电池系统结构较为复杂，对电池续航力与安全性的要求更高，必须配套更加成熟可靠的BMS。因此，电池管理系统行业将随电动汽车市场的扩大而受益。二.BMS系统的作用BMS属于电池包一部分，电池包

8、是新能源汽车核心能量源，为整车提供驱动电能，它主要通过金属材质的壳体包络构成电池包主体。模块化的结构设计实现了电芯的集成，通过热管理设计与仿真优化电池包热管理性能，电器部件及线束实现了控制系统对电池的安全保护及连接路径；通过BMS实现对电芯的管理，以及与整车的通讯及信息交换。BMS功能为监视电池状态，建立电池状态、保护电池、上报数据、均衡等。BMS在整车中主要任务有：1、保护电芯和电池包不受到损害；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，满足整车的需求三.BMS系统工作原理不管车辆使用的是哪种锂离子电池，动力电池都是由一个个小的电池单体通过串、并联的方式组成电

9、池组，再由电池组最终组成车辆的动力电池单元。而在电池组中真正发挥储能作用的是电池组中每一个小小的电池单体，例如特斯拉使用的18650锂离子电池，其数字代表的是每一个电池单体的规格：直径为18mm，长度为65mm。一辆85kWh版本的Tesla Model S搭载的动力电池单元由接近7000节18650锂电池构成。一辆汽车上有如此多的电池单体，每一个小的电池单体都是单独制造的。并且由于电池的电化学特性的原因，二次锂离子电池出厂后的储能一致性是存在差别的。充电时又是从一个充电口来为所有电池充电，如何保证每一个电池都充满电，并且又不会因为过度充电对电池造成损害呢？这就是BMS系统要解决的问题了。通常

10、情况下，BMS系统都要通过两部分来确定如何管理电池组，就是检测模块和控制模块。检测模块的实现相对简单一些，主要是通过传感器收集电池在使用过程中的参数信息比如：温度、每一个电池单体的电压、电流，电池组的电压、电流等。这些数据在之后的电池组管理中起到至关重要的作用，可以说如果没有这些电池状态的数据作为支撑，电池的系统管理就无从谈起。根据收集到的数据，BMS系统就会根据每一个电池单体的实际情况来分配如何为电池充电，哪一个电池单体已经充满可以停止给它充电等。并且在使用过程中，通过状态估算的方式确定每一颗电池的状态，通过SOC(State Of Charge)、SOP(State Of Power)、S

11、OH(State of Health)以及均衡和热管理等方式来实现对电池的合理利用。这个过程说起来简单，但这些才是BMS系统的精华所在，也是各个BMS厂家最希望攻克的技术难关。目前电池管理系统有主动式均衡和被动式均衡两种管理模式。两种管理模式各有优缺点，所采用的方式普遍为采集单体电池电压，串联电流，以及温度以及电池组的电压，然后将这些信号传给运算模块进行处理发出指令，最后将整个处理的信息指令通过CAN通讯系统传送给汽车中央控制单元或整车VMS系统。国内主流车用BMS厂家都有被动均衡技术，而且其中绝大部分都有主动均衡技术储备。在厂家给的配置单上，主动均衡是一个“选配”功能。被动均衡的BMS装机量

12、较大，占据新能源汽车市场较高的份额，远远高于主动均衡BMS的市场份额。国内的新能源汽车主要是中低端产品，考虑到成本及配置需求方面，被动均衡相对较易接受。随着新能源汽车产品的向高端发展，对BMS的要求也越来越高，主动均衡技术将成为未来的发展趋势。由于汽车电气化的水平发展，乘用车用电池管理系统，未来可以在低压启动电池(12V&48V)和高压HEV电池(1kwh1.5kwh)和PHEV电池(418kwh)和BEV电池(2085kwh)等电池系统里面看得到。低压系统和高压系统差异很大。电池系统差异在各个车厂和各个应用平台之间都比较大，各个企业有自己的风格，应该说未来各家车厂设计理念的演变，使得高压电池系统是有一定的相似性的。