随着新能源汽车的发展,电动车起火、爆炸时间频发,且随着销售数量增加事故的曝光度越来越高,电池安全开始得到越来越多的重视。。
电池故障主要由于外部碰撞、线路老化、过冲过放以及高温环境引起;这些因素可能引发电池外部、内部短路,导致大量的热量释放或者泄露的发生,进一步引发电池热失控,从而引起汽车起火、爆炸等事故。这使得电池的安全防护得到越来越高的关注度,为了保证电池的正常运行,bms系统应运而生。
电池管理系统BMS,被业内成为新能源汽车电池的“大脑”,与动力电池组、整车控制系统共同组成了新能源汽车的三大核心技术;新能源汽车与传统燃油车最大的区别就是用动力电池作为动力驱动;作为衔接动力电池组和整车系统的重要纽带,BMS电池管理系统的重要性不言而喻,BMS是动力电池租的核心技术,也是整车企业最为关注的缓解。

新能源汽车产业链
受益于国家政策,以及技术的快速发展,我国新能源汽车保持高速的增长态势,动力电池迅速扩张,这为我国电池管理系统BMS的发展带来强劲动力。
锂电池的高能量密度特性使其成为新能源汽车的主要动力源,但是优于使用环境、生产工艺的差异导致电池组的不一致性在使用过程中逐渐扩大,可能出现过冲、过放和局部过热的危险,影响电池组的安全和使用寿命。电池管理系统是动力电池不可或缺的重要组成,负责管理及维护各个电池单元,起到电池安全管理、电池均衡管理、检测电池参数,防止电池过充电和充放电等重要功能,延长电池的使用寿命,监控电池的状态,微新能源车辆的安全提供保障。

电池管理系统功能特征
电池管理系统对电池组进行有效管理及安全监控,提高了电池的使用效率,延长电池使用寿命、增加续航里程。随着新能源汽车的发展,BMS技术也在不断改进,其中,SOC估计、均衡管理和热管理是动力电池管理系统的关键技术。

关键技术对比
新能源汽车动力电池的SOC估测是bms算法的核心所在,直接影响到电动汽车的运行稳定性和使用寿命;SOC估算精度是BMS企业的核心竞争力之一,精度越高,BMS的上层应用算法越能发挥作用,提高电池组使用效率,进而提高续航里程。目前大部分bms厂家的soc估算精度在5%之内;估算soc的方法既有传统的电流积分法、电池内阻法、放电实验法、开路电压法、负载电压法,也有创新的卡尔曼滤波和神经网联法等,各种方法都有自己的优缺点。

soc方法对比
目前电池管理系统有主动均衡和被动均衡两种管理模式。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释放,从而达到均衡,成本降低,但是电池效率也低;主动均衡充电时将多余电量转移至高容量电芯,放电时将多余电量转移至低容量电芯,可提高使用效率,但是成本高,电路复杂,可靠性低。目前被动均衡装机量较大,主要因为国内新能源汽车大多采用中低端产品,考虑到成本及配置需求方面,被动均衡相对容易接受。未来随着新能源汽车产品向高端发展,对bms的要求也会越来越高,主动均衡技术将成为主要的发展趋势。

主动均衡和被动均衡工作原理

主动均衡和被动均衡管理模式的对比
目前从事bms研究的企业主要分为三类:专业的bms公司,动力电池企业和整车企业。专业bms公司技术实力较强,使用场景较多,能针对不同领域进行快速反应,但是业务较单一;电池企业度电池技术的深度掌握,对于电池的测试有较高要求,bms作为保驾护航功能与电池开发密切相关,这类企业由于电池本体和检测技术原因,跨专业领域较大自主开发成本较高;对于整车企业,尤其新能源汽车,在政策支持下采用购买电池的方式比较多,对电池制造和检测领域相对较少,因此多以采购为主。
影响电动汽车寿命的因素与bms对部分因素起到的作用包括:
充电循环次数:指的是经过循环放电之后电量衰减到一定容量的次数,电池容量从0%到完全充满为一次循环;循环次数更高的电芯或车辆本身续航更长,可用行驶里程就越长,在电池技术不变的前提下,续航里程越长的车寿命就越长。
充电电费平均功率:也就是快充和慢充对电池的影响,快充使电池衰减的速度更快。bms通过提高精度、优化测量方式以及确保更好的电流电压同步性来支持快充,并从中保证安全。
电池环境温度:温度对电池的寿命影响;长期在过低或者过高的温度工作会使得电池加速衰减和损耗;bms系统可以对电池的温度进行监测和控制,使其可以在适宜的温度下工作;
深度放电:即将电量完全用尽或者近乎用尽,这对电池的寿命影响巨大,如果深度放电后长时间不充电,可能导致电池直接报废。