一、什么是BMS? BMS其实就是BATTERY MANAGEMENT SYSTEM的缩写,中文名字叫电池管理系统,顾名思义,是专门用来管理电池运行的模块。
BMS对用户而言,存在感比较低,只有当仪表跳红灯报警时,用户才会明显感知“车子坏了,需要去修”。而实质上,BMS系统对车辆电池管理起强大作用,只有拥有BMS系统,用户才可能在不冒险的情况下知道这辆车到底是好是坏,检测出这辆车的能源系统是否坏掉。
二、BMS系统包含哪些模块与内容
电池管理系统,其中重点二字在于“管理”,要想实现管理功能,必然需要两个模块:检测模块与运算控制模块。
第一:检测模块:检测能源系统,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。
1、电压保护:锂电池本身的化学特性决定了我们必须要对电压进行保护,所谓的电压保护,是我们必须要保证锂电池的电压永远在合适的范围之类,不能让电压过低,因为其内部存储电能是靠电化学一种可逆的化学变化实现的,过度的放电会导致这种化学变化有不可逆的反应发生,因此锂电池最怕过放电,一旦放电电压低于2.7V,将可能导致电池永久性损坏,也就是报废。同时也不能让电压过高,因为电池一旦过度充电,导致的危害远远大于过放,过放最多损坏电池,不会对周围造成危害,而过充则可能导致电池温度升高,以至于发生自燃甚至爆炸,这种危害是致命的。2、电流保护:所谓的电流保护,也是我们必须要保证,无论是充电还是放电,电流都不能过大,大家都清楚的短路便是过流的一种体现,当系统正负极直接接触,导线电阻极小,导致电流极大,极大的电流又会产生大量的热,从而引发的燃烧和爆炸是很致命的。其实,就算不是短路,但过大的电流依然会导致电池内部发热,这样也极有可能会造成永久性的损害。3、温度监护:温度保护不用多言,除开锂电池本身的化学特性导致它不能在极端温度下使用之外,我想任何一个类似的系统,为了安全起见都应该考虑到温度。
第二:运算控制模块:运算控制模块是BMS的大脑。
运算控制模块,控制能源系统,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。电池状态估算包括SOC(State Of Charge)、SOP(State Of Power)、SOH(State of Health)以及均衡和热管理。
三、BMS与SOC的关系
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。比如绿源电动车SOC智能续航系统,电量精确到1%显示, 精准度超95%;同时,通过智能续航算法,搭配液冷电机,让输出功率在不同电量条件下自适应调节,有效提升续航10%,SOC模块保用6年。#电动车冷知识#
风冷/液冷哪种更靠谱?浅析电池热管理系统虽然最近几年纯电动车的续航里程不断增加,但消费者的里程焦虑症仍然存在,尤其是在冬夏两季,由于极端温度的出现,会影响到电池性能,从而使得续航里程会与官方续航存在一定差异。而为了使得电池组能在任何时候都保持在最佳性能,所以很多车企都为电池组配备了相应的热管理系统,那么热管理系统究竟是什么?不同的热管理系统又有什么区别?
热管理系统有多重要?
电池在使用过程中会遇到很多问题,尤其在电池温度方面,极端情况下使用电池就会有很大可能对电池造成伤害,从而使得电池性能及寿命减少。比如在低温情况下,尤其是0℃以下对电池进行充电,有可能会引发瞬间的电压过充,造成内部短路,情况严重的话可能会发生冒烟、起火甚至爆炸的危险。
电池热管理系统是电池管理系统(Battery Management System,简称BMS)当中的重要功能之一,主要目的是可以让电池组始终工作在合适温度范围内,以维持电池组的最佳工作状态。电池的热管理系统主要包括散热、预热以及温度均衡三个功能。散热和预热主要是针对外部环境温度对电池可能造成的影响来进行相应的调整。温度均衡则是用来减小电池组内部的温度差异,防止某一部分电池过热造成的快速衰减。
常见的电池热管理系统是哪几种?
现在市面上所售的电动车,所采用的电池热管理系统主要分为两大类:风冷和液冷。从使用的普及度来说,曾经用的比较多的是风冷式热管理,而现阶段的主流电动车都采用液冷式热管理。
风冷
【风冷工作原理示意图,图片来自网络】
风冷式热管理系统的原理比较像电脑的散热原理,在电池包的一段装一个散热风扇,另一端则有一个通风口,通过风扇的工作来加速电池之间空气的流动,从而带走电池在工作时所散发的热量。另外还有一种风冷方式是在电芯的电极两端加上可以导热的材质,让热量通过导热材质传输到金属外壳上散热。
【风冷工作原理示意图,图片来自网络】
这两种工作原理都是利用空气形成对流来对电池进行散热,说简单一点风冷就是在电池包边上加一个电扇,通过电扇的作用来为电池包降温,不过电扇吹出来的风会受到外界因素的影响,所以温度较高的时候,电扇的降温效果也就没那么好。但风冷热管理就如同电扇一样,结构比较简单,成本也较低,所以对于很多微型车或是一些主打价格优势的电动车来说,多数会选择风冷热管理。
液冷
【液冷工作原理示意图,图片来自网络】
液冷则是通过电池包内部的冷却液管路中的冷却液来带走电池在工作中所产生的热量,以达到降低电池温度的效果。从实际的使用效果来说,液体介质的换热系数高、热容量大、冷却速度也更快,所以对于电池包里的温度一致性有着比较显著的效果。
【液冷工作原理示意图,图片来自网络】
而从原理上看说,液冷热管理的核心部件是压缩机、chiller还有水泵。压缩机作为制冷的动力发起点,决定着整个系统的换热能力。chiller则起到了制冷剂和冷却液的交换作用,而换热量的大小也直接决定着冷却液的温度。水泵则是用来决定冷却液的流速,流速越快换热性能就会越好,反之亦然。
简单说就是在电池包里放一根水管,需要降温的时候就往水管里灌冷水,通过冷水带走热量来降温,需要的话升温就灌热水。所以从使用的角度来看,液冷系统对于电池包的温度控制效果要优于风冷系统,但是冷却液管路要盘桓在电芯当中,需要注意管路的安全性。另外,液冷系统的设计相对更为复杂,所以成本也相对较高。
有哪些车在使用液冷技术?
虽然说液冷的设计更为复杂,成本也更高,但因为其在电池包温度控制方面的出色表现,所以现在已经有越来越多的电动车开始采用液冷技术。尤其是现在液冷技术已经开始逐渐从高端电动车向家用车、小型化方向发展。那么现在国内市场当中,有哪些家用电动车在使用液冷技术?
江淮iEV6e运动版
江淮iEV6e运动版是国内首款采用液冷技术的微型电动车,其所搭载的由江淮自主研发的电池包液冷技术已经在江淮iEV7S上经过了市场的考验。通过液冷技术,可以将电池包的温度控制在10-35℃之间,低温环境下可以保证40分钟内将电池加热至正常工作温度,高温时也能始终保证电池温度在35℃以下。
北汽新能源EU5
北汽新能源EU5不光配备了电池液冷技术,同时在高配车型当中还可以监控电池电芯温度以及冷却液温度,以便于消费者可以更好更合理的控制电池系统是处于加热还是冷却状态,以确保电池组无论在何种环境温度下,都能保持正常工作状态。
吉利帝豪EV450
帝豪EV450采用了2.0版本的ITCS电池智能温控管理系统,电池包液冷技术可以让其在-20℃-50℃之间都可以正常工作。而在低温条件下,电池组的充电性能也有了一定的提升,据吉利官方称帝豪EV450通过温控管理系统可以确保何亮在-20℃时可以正常进行快充,-30℃时仍可以正常使用。
比亚迪秦EV450/e5 450
比亚迪年初上市的秦EV450和e5 450除了将电池材质由磷酸铁锂更换为三元锂材质,能量密度也同时提升之外,还打在了比亚迪最新的电池智能温控管理系统,通过该系统可以通过液冷技术来控制电池包的工作温度,进一步提高电池的使用寿命以及车辆在各个环境的适应性。
总结:可能从目前的情况来看,相比起风冷技术,液冷技术可以对电池起到更好的保护效果,并且能让电池在任何环境都能提供更好的性能输出,所以国内电动车的几个老资历企业都开始逐渐使用液冷技术,尤其是江淮全系在售车型都采用了热管理技术,其他车企可能受制于成本因素仅仅将液冷技术应用于部分车型当中,但仍可以看到液冷技术正在逐步取代风冷技术在电动车当中的应用。