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解析动力电池管理系统技术趋势及方案精选

导读: 电动车未来将以锂电池为主要动力驱动来源,主因在于锂电池有高能量密度优势,所以性能较为稳定。然而锂电池大量生产时品质不易掌握,电池芯出厂时电量即存在些微差异,且随着操作环境、老化等因素,电池间不一致性将愈趋明显,电池效率、寿命也都将变差,再加上过充或过放等情况,严重时可能导致起火燃烧等安全问题。

电动车未来将以锂电池为主要动力驱动来源,主因在于锂电池有高能量密度优势,所以性能较为稳定。然而锂电池大量生产时品质不易掌握,电池芯出厂时电量即存在些微差异,且随着操作环境、老化等因素,电池间不一致性将愈趋明显,电池效率、寿命也都将变差,再加上过充或过放等情况,严重时可能导致起火燃烧等安全问题。

电池管理系统BMS的重要性不言而喻,BMS是动力电池组的核心技术,也是整车企业最为关注的环节。

一、技术及趋势

BMS属于电池包一部分,电池包是新能源汽车核心能量源,为整车提供驱动电能,它主要通过金属材质的壳体包络构成电池包主体。模块化的结构设计实现了电芯的集成,通过热管理设计与仿真优化电池包热管理性能,电器部件及线束实现了控制系统对电池的安全保护及连接路径;通过BMS实现对电芯的管理,以及与整车的通讯及信息交换。

BMS主要作用包括:估测电池的荷电状态,检测电池的使用状态,管控电池的循环寿命。在充电过程中对电池的热管理,启停锂电池的冷却系统,同时也管理单体电池之间的均衡,防止单体电池过充过放产生危险。另外监测整个电池的健康工作状态。

图表1 国内外主流BMS供应商的技术参数

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目前电池管理系统有主动式均衡和被动式均衡两种管理模式。两种管理模式各有优缺点,所采用的方式普遍为采集单体电池电压,串联电流,以及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,最后将整个处理的信息指令通过CAN通讯系统传送给汽车中央控制单元或整车VMS系统。

二、国内车用BMS厂家浅析

国内主流车用BMS厂家都有被动均衡技术,而且其中绝大部分都有主动均衡技术储备。在厂家给的配置单上,主动均衡是一个“选配”功能。被动均衡的BMS装机量较大,占据新能源汽车市场较高的份额,远远高于主动均衡BMS的市场份额。国内的新能源汽车主要是中低端产品,考虑到成本及配置需求方面,被动均衡相对较易接受。随着新能源汽车产品的向高端发展,对BMS的要求也越来越高,主动均衡技术将成为未来的发展趋势。

在软件方面其最核心的技术在于SOC的估测算法,电动汽车动力电池的电荷状态估测是BMS控制算法的核心所在,直接影响到电动汽车的使用寿命和运行稳定性状态。SOC 是BMS中最重要的参数,目前大部分BMS厂家的SOC估算精度是在5%以内的,部分是在8%以内。

对于BMS的技术,目前各大芯片厂家都推出了自己的解决方案,以及针对性的底层芯片,供厂家进行二次开发。常用的主流方案以及芯片有这么几个大的厂商,TI(德州仪器)、ST(意法半导体)、ADI(亚德诺)、ATMEL(艾特梅尔)、Infinen(英飞凌)、Linear(凌力尔特)、Maxim(美信)等厂家。国内的BMS企业都是在此基础上进行二次开发,包括硬件设计,软件的搭建等。

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