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电池设计中的BMS系统,如何精确测量SOC和SOH?

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:BMS是一个高精度的系统,用于向中央处理器报告有关电池单元的电压、电流和温度等详细信息,然后由中央处理器负责计算电池SOC。不能精确地测量电池电压不仅会误报电池SOC,还会缩短电池使用寿命或产生潜在性的灾情。因此,除了主要的电池监视系统外还需要二级保护。更先进的BMS能够同步电压和电流测量,并作为连续测量电池阻抗的一种方式。阻抗是电池健康状态的一个重要指示。图8-9显示了足以用来测量电池SOC和SOH的典型电池单元配置和BMS。

电池设计中的BMS系统,如何精确测量SOC和SOH?

在过去的一百年时间内,工程师已经使汽油推进系统变得十分完善。现在,OEM及其供应商改变过去的方式,开始组成联盟,突破常规,集中力量优化电动推进系统。

电动推进系统的高成本表现在产品开发和元件复杂度方面,需要采用复杂和容错性的汽车智能和功率电子系统连续管理几十千瓦的功率。

在传统的汽油动力汽车中,测量油量是一个简单的任务。根据具体汽车的不同,油量表可能只是由连接到一个发送部件的加热线圈所驱动的双金属条式油量计。而在电动汽车中,“油箱”是南串联/并联的许多电池单元(可能是100节或以上)组成的高压电池。电荷状态(SOC)的精确判断要求对每节电池进行精确的电压测量。

BMS是一个高精度的系统,用于向中央处理器报告有关电池单元的电压、电流和温度等详细信息,然后由中央处理器负责计算电池SOC。不能精确地测量电池电压不仅会误报电池SOC,还会缩短电池使用寿命或产生潜在性的灾情。(www.xing528.com)

为了避免出现这种情况,业界开发出了满足ISO 26262之类新兴标准的集成电路,它们通过硬件内置测试功能,以及为电池单元的过压/欠压监视等安全关键功能提供的“N+1”冗余保护,来确保系统可靠地运作。如果电池组中的一节电池被迫进入深度放电状态,或被过度充电,这节电池可能永久性损坏,并可能出现热失控——自我破坏状态。因此,除了主要的电池监视系统外还需要二级保护。

更先进的BMS能够同步电压和电流测量,并作为连续测量电池阻抗的一种方式。阻抗是电池健康状态(SOH)的一个重要指示。

图8-9显示了足以用来测量电池SOC和SOH的典型电池单元配置和BMS。请注意,串联电池组中的任何一节电池单元都会限制整个电池组容量。换句话说,如果某节电池单元先于其他电池达到了最大或最小电压,充电或放电周期必须被中断。单元平衡电路用于确保所有单元被均匀一致地充电和放电。

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