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【干货】解析电池管理系统的价值与实现

2017-05-03 00:06
默菲
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这样一来,整车企业对BMS的掌控需求就很明显了:

动力电池单体供应转向模组供应,解析电池管理系统的价值与实现

图5 电池管理系统内核

这里就区分成“可变部分”和“不可变部分”,其中共性的部分有:

1)电池参数检测:包括总电压、总电流、绝缘检测(监测漏电)、碰撞检测等。

·总电压测量:在后续计算SOC的时候,往往会用电池组的总电压来核算,这是计算电池包参数重要参量之一;如果由单体电压累加计量而成本身电池单体电压采样有一定的时间差异性,也没办法与电池传感器的数据实现精确对齐,因此往往采集电池包电压来作为主参数来进行运算。在诊断继电器的时候,需要电池包内外电压一起比较。

·总电流测量:电流测量手段主要分两种智能分流器或霍尔电流传感器。由于电池系统需要处理的电流数值往往瞬时很大,比如车辆加速所需要的放电电流和能量回收时候的充电电流,因此评估测量电池包的输出电流(放电)和输入电流(充电)的需要一定的量程和精度。

·绝缘电阻检测:需要对整个电池系统和高压系统进行绝缘检测,比较简单的是依靠电桥来测量总线正极和负极对地线的绝缘电阻。也可以采用主动信号注入,主要是可以检测电池单体对系统的绝缘电阻。

·高压互锁检测(HVIL):用来确认整个高压系统(可以分为放电回路和充电回路两个部分)的完整性,当高压系统回路断开或者完整性受到破坏的时候,就需要启动安全措施了。

·SOC和SOH估计: 包括荷电状态(SOC)或放电深度 (DOD)、健康状态(SOH)、功能状态(SOF)、能量状态(SOE)、故障及安全状态(SOS)等

2)故障诊断和容错运行

·故障检测是指通过分析采集到的传感器信号,采用诊断算法来诊断故障类型,并进行早期预警。电池故障是指电池组、高压电回路、热管理等各个子系统的传感器故障、执行器故障(如接触器、风扇、泵、加热器等),以及网络故障、各种控制器软硬件故障等。电池组本身故障是指过压(过充)、欠压(过放)、过电流、超高温、内短路故障、接头松动、电解液泄漏、绝缘降低等。

·电池管理单元的故障会也需要以故障码(DTC)来进行报警,通过DTC触发仪表盘当中的指示灯,在新能源汽车中电池故障也有相应的指示灯来提醒驾驶员。由于电池存在一定的危险性,往往需要车联系统直接进行信息传送,以应对突然出现的事故。比如当发生事故的时候,当安全气囊弹出,继电器由整车控制器直接切断以后,车联系统通过定位和预警来处理,特别是电池放电。故障诊断包括对电池单体电压、电池包电压、电流、电池包温度测量电路的故障进行诊断,确定故障位置和故障级别,并做出相应的容错控制。

·Fail-Safe的容错运行机制,是指车辆在运行过程中遇到错误之后,车辆进行的降级运行处理。事实上,这个功能更像是对以上所有功能降级和备份。这一机制包括故障检测、故障类型判断、故障定位、故障信息输出等。

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