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电池保护系统之管理系统(PACK基础培训) 动力电池及电池管理系统BMS
模块的控制信息作必要的控制响应目前一般意义上的BMS是指狭义的电池管理概念。充电管
理由充电器实现。低端产品一般通过电池端来实现,充电器通过电池电压来判定是否采用
恒流充电/恒压充电,涓流充电,浮充等。现今主流则通过充电协议由电池管理系统通过
CAN线对充电机做出指令。放电管理和负载管理由电池管理的上层主控模块根据电池管理提
电主要受负载的大小影响,负载大小的调整一般在更高级别的管理层面去调节,而不是有
电池管理系统根据电池自身情况来调整。电池管理仅仅监测电池状态,以及电池中各个
CELL的状态,并根据其状态对电池及其内部部件做适当的控制调整等。电池管理并不对电
池外的其他部件作控制,仅提供通讯的数据状态告知功能。但是电池管理可接收上层主控
大纲
1.电池管理系统概述 2.电池管理系统的组成 3.磷酸锂电池的一些性能参数 4.电池管理系统技术要点 5.电池管理系统主要合作的厂家 6.主要厂家的电池管理系统使用简介及应用案例 7.管理系统设计硬件要求 8.管理系统一些控制方案和解决方案 9CK基础培训
前言
上章介绍了电池组保护系统中的保护板。 保护板的基本功能就是保护电池组不过充 过放。但实际运用中纯粹的保护电池组过 充过放的保护板已不能满足使用需求,电 池管理系统孕育而生。
本文就管理系统的一些基本功能及个人对 管理系统的一些理解进行讲解。由于个人 知识面的匮乏错误之处在所难免请批评指 正!
上产生的电压降.电动势由电极和电解质材料特性决定,电极的过电位与材料 活性、荷电状态和工况有关.在后文管理系统主要技术要点中的《电压管理》 有详细介绍。
2 内阻 电池在短时间内的稳态模型可以看作为一个电压源,其内部阻抗等效为电
压源内阻,内阻大小决定了电池的使用效率.电池内阻包括欧姆电阻和极化电 阻两部分,欧姆电阻不随激励信号频率变化,又称交流电阻,在同一充放电周期 内,欧姆电阻除温升影响外变化很小.极化电阻由电池电化学特性对外部充放 电表现出的抵抗反应产生,与电池荷电、充放强度、材料活性都有关.同批电 池,内阻过大或过小者都不正常,内阻过小可能意味材料枝晶生长和微短路,内 阻太大又可能是极板老化、活性物质丧失、容量衰减,内阻变化可以作为电池 裂化的充分性参考依据之一.
电池管理就涉及的范围而言可以分为广义和狭义两个方面来论述。广义的电池管
理可以涉及到电池的充电,以及负载放电这一块,以提高电池性能为目的,协调充电和放
电,在适当情况下可以调整充放电速度。相当于一个系统的电源管理和能源管理部分。比
较典型的应用是,混合动力电动车的电池管理。由于混合动力车的能源供给不仅仅是电池
3 温升 电池温升定义为电池内部温度与环境温度的差值.多数锂电池充电时属吸
热反应,放电时为放热反应,两者都包含内阻热耗.充电初期,极化电阻最小,吸 热反应处于主导地位,电池温升可能出现负值,充电后期,阻抗增大,释热多于 吸热,温升增加,过充时,随不可逆反应的出现,逸出气体,内压、温升升高,直 到变形、爆裂.
,还有其他能源,因此可以根据 电池的实际情况安排电池的充放电速度,以及能量供给比
例。狭义的电池管理仅仅是管理电池的各项状态及参数,并提供必要的数据通讯功能。它
不涉及到充电管理和放电管理。这比较适合“电池管理”这个词。由于电池的充电受充电
器的供电能力,电压等限制,属于电池管理的外延,不受电池管理操控;同样,电池的放
通讯线束:主从通讯线(包含各模块间的 转接通讯线)、外部CAN线、屏通讯线、 485通讯线、GPRS通讯天线、数据下载线、 上位机通讯线。
功能线束:管理系统电源线、继电器控制 线、风扇线、均衡线(一般与电压采集线 绞在一起)。
管理系统的基本组成
周边配件:接触器(继电器)、霍尔电流 传感器、分流器、DC电源(适配电池组、 DC/DC)、风扇、加热带、电磁阀、储存卡、 SIM卡、温感探头、温度开关、地址码修改 器、滤波器、各类开关、各类固定用配件。
4 内压 电池内部压力,由于电池内部反应逸出气体导致气压增大,气压过大将撑破
壳体和发生爆裂,基于安全考虑,一方面锂电池都设计了单向的防爆阀门,一方 面用塑壳制造.析气反应常伴随着不可逆反应,也就意味着活性物质的损失、 电池容量的下降,无析气、小温升充放电是最理想的.
电池管理系统与电池紧密结合在一起,对电池的电压、电流温度进行时刻检测,同时还进 行漏电检测、热管理、电池均衡管理、报警提醒,计算剩余容量、放电功率,报告SOC/SOH 状态,还根据电池的电压电流及温度用算法控制最大输出功率以获得最大行驶里程、以及 算法控制充电机进行最佳电流的充电,通过CAN总线接口与车载控制器、电机控制器、能量 控制系统、车载显示系统等进行实时通讯。
软件:软件是现阶段管理系统最核心的部 分,也是最难的一部分。主要包含主机运 行程序包、从模块程序、上位机软件、后 台监控程序、屏程序、各类协议。
磷酸铁锂电池主要性能参数
电池管理系统用于管理电池,需要理解电池管理系统,首先需要了解磷酸铁 力动力电池(我公司只生产磷酸铁锂电池)的性能参数。
1 电压 开路电压=电动势+电极过电位,工作电压=开路电压+电流在电池内部阻抗
显示模块:各个厂家会根据客户需求提供不同外观及功能 的显示屏。有非触摸的单显示屏,有触摸式的提供部分权 限的显示屏,也有触摸式提供绝大部分更改权限的功能显 示屏。也有厂家会将显示屏与主机组合在一起如科列的一 体机。
2.管理系统的基本组成
采集线束:包含电压采集线束、电流采集 线束(霍尔线或分流器采集线)、绝缘采 集线束、温度采集线束(包含温感头)
供的信息作必要的调整。
管理系统的基本组成
主机、采集模块、显示模块、采集线束、通讯线束、功能 线束、周边配件、软件。
主机:相当于台式电脑的主机,它接收采集模块的采集信 息,进行分析处理、储存、发送、发出指令。
采集模块:有电压采集模块、电流采集模块、温度采集模 块、绝缘采集模块。各个BMS厂家会根据其自身的条件及 对应客户的需求将这些采集模块进行糅合,很多时候会将 所有所需的采集模块与主机组合在一起,成为一体机。