新能源汽车高压电池的“保护神”-BMS系统

新能源汽车电池组单体电池损坏的主要原因是使用不当或管理失控造成的吗，大型电池组的有时连单体电池的一半寿命都不到。

电池管理系统（BMS）是保证电动车安全、保持动力电源系统正常应用和提高电池寿命的一种相当重要的重要举措，被称为电动汽车高压电池的“保护神”，它起到对电池的保护、防止个别电池早期损坏、充分发挥电池的能力和延长使用寿命的作用，有利于电动汽车的安全可靠运行。

电池管理系统具有各种警告和保护功能。通过对电池箱内的电池模块的监控工作使电动汽车的运行、充电等功能与电池的有关参数（电流、电压、内阻、容量）紧密相连并协调工作。它有计算、发出指令、执行指令和提出警告的功能。

电池管理管理系统主要功能包括：数据采集、电池状态估计、能量管理、热管理、安全管理和通讯功能，其它扩展功能包括充电管理、数据显示、能量管理和故障诊断等。能量管理功能包含了电池电量的均衡功能。

下面进行逐一功能详解。

1、数据采集电池管理系统的所用算法、电动车的能量控制策略、驾驶员的驾驶信息等都已采集的数据作为输入，采样速度、精度和前置滤波特性是影响电池管理系统性能的重要指标。电动汽车管理系统采样速率一般要求大于200HZ。电池能量管理系统安电池包内安装的传感器提供的信号进行电池管理。电池箱内通常有温度传感器、电流和内阻测量装置。

2、电池状态评估SOC：可以理解为电池剩余电量百分比，SOH：电池健康度，可以理解为电池当前的容量与出厂容量的百分比。是车辆进行能量或功率匹配和控制的重要依据。电动汽车在行驶过程中，该系统能随时对车辆的能耗进行计算，最后给出该电源系统的SOC值，供整车控制系统等控制单元进行功率配置或确定控制策略，对于纯电动汽车驾驶员而言，知道车辆的续航里程，以便决定如何行使，在能量允许条件下使车辆行驶到具有充电功能的地方，补充电量防止半路抛锚。

3、能量管理在能量管理中，电流、电压、温度、SOC、SOH等参数作为输入用完成以下功能：控制充电过程、包括均衡充电；用SOC、SOH和温度限制限制电源的输入、输出功率与能量；放电过程的监控与管理。

4、安全管理安全管理的具体功能包括检测的电池的电压、电流、温度等是否超过限制；防止电池过度放电，尤其是防止个别电池单体过度放电，防止电池过热而发生热控；防止电池出现能量回馈时的过充；在电源系统出现绝缘度下降时对整车多能源控制系统进行报警或强行切断电源以及电源系统出现短路情况下的保护。

5、热管理对于大功率放电和高温条件下使用的电池组，电池的热管理尤为重要。热管理的功能是使电池单体温度均衡，并保持在合理的范围内，对高温电池实施冷却，在低温条件下对电池进行加热等。由于温度的变化对其它参数都有影响，所以一般都以电池模块的温度信号作为控制的指令信号。

6、通讯功能电池管理系统对车载设备或非车载设备的通信是其重要功能之一。根据需要，数据交换可采用不同的通讯接口，如模拟信号，PWM信号、CAN总线或12C串行接口。

7、历史数据存储对电池的历史状况、尤其是故障状况的数据进行储存。相当于飞机的“黑匣子”，便于对故障状况进行分析和判断。

8、保证充电功能电池管理系统随时参与整车检测工作，检测电池的工作状态，尤其对每只电池的技术状态进行检测分析，将检测的数据在车辆停驶、充电之前“通知”充电机。即是“车与机”的对话。告知充电机，电池组的工作状态及每只电池的技术状态，“落后”电池和“先进”电池性能差异。系统计算机此时充电应当采用何种充电模式进行充电，才能达到给电池充足，性能好的电池不能过充，而性能差的电池又能充足，保证整车能量的供应。在放电过程中保证性能差的电池不能过放。

9、DC-DC、DC-AC转换功能如果车辆安装辅助电池，电池能量管理系统应能控制动力电池随时给辅助电池模块充电，保证辅助电池模块的供电功能即DC-DC的转换功能，保证低压系统正常工作。

10、均衡功能如果电池箱内由于电池性能一致性偏差引起某个电池性能变化很大，影响系统工作时，电池管理系统应指令均衡模块起动，进行均衡，保证系统正常工作。

11、故障诊断功能能够与车辆检测仪器进行通讯等，诊断系统的故障，方便车辆的维修。

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易车号作者提供文章