浅谈动力电池管理系统(BMS)的核心技术及发展趋势

2017-11-30 15:59:22      来源:电池在线      编辑:田轶民      人气:

电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM),电动汽车电池管理系统(BMS)是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带,其主要功能包括:电池物理参数实时监测

浅谈动力电池管理系统(BMS)的核心技术及发展趋势

电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM),电动汽车电池管理系统(BMS)是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带,其主要功能包括:电池物理参数实时监测;电池状态估计;在线诊断与预警;充、放电与预充控制;均衡管理和热管理等。

最近看到国内某企业的宣传牌,因为采用AUTOSAR的软件构架这样的底层软件而声称“全面掌握BMS软硬件技术”、“达到世界先进水平”、“采用多重均衡控制能力”。很能够吸引眼球。这些东西是BMS的核心技术吗?

通常BMS系统通常包括检测模块与运算控制模块。

浅谈动力电池管理系统(BMS)的核心技术及发展趋势

检测是指测量电芯的电压、电流和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。所以运算控制模块是BMS的大脑。控制模块一般包括硬件、基础软件、运行时环境(RTE)和应用软件。其中最核心的部分——应用软件。对于用Simulink 开发的环境的一般分为两部分:电池状态的估算算法和故障诊断以及保护。状态估算包括SOC(State Of Charge)、SOP(State Of Power)、SOH(Stateof Health)以及均衡和热管理。

浅谈动力电池管理系统(BMS)的核心技术及发展趋势

电池状态估算通常是估算SOC、SOP和SOH。SOC (荷电状态)简单的说就是电池还剩下多少电;SOC 是BMS中最重要的参数,因为其他一切都是以SOC为基础的,所以它的精度和鲁棒性(也叫纠错能力)极其重要。如果没有精确的SOC,加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,更无法延长电池的寿命。

此外,SOC的估算精度也是十分重要的。精度越高,对于相同容量的电池,可以有更高的续航里程。所以,高精度的SOC估算可以有效地降低所需要的电池成本。比如克莱斯勒的菲亚特500e BEV,可以一直放电 SOC=5%。成为当时续航里程最长的电动车。

下图是一个算法鲁棒性的例子。电池是磷酸铁锂电池。它的SOCvs OCV曲线在SOC从70%到95%区间大约只变化2-3mV。而电压传感器的测量误差就有3-4mV。在这种情况下,我们有意让初始SOC有20%的误差,看看算法能不能够把这20%的误差纠正过来。如果没有纠错功能,SOC会按照SOCI的曲线走。算法输出的SOC是CombinedSOC也即是图中的蓝色实线。CalculatedSOC是根据最后的验证结果反推回去的真正SOC。

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