电动汽车的BMS如何助力电池高效稳定运行

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电动汽车的BMS如何助力电池高效稳定运行 [复制链接]

电池是决定电动汽车性能、安全性和效率的关键要素，也是这些汽车的核心。电池管理系统 ( BMS ) 是一项复杂的技术，可执行管理电池的复杂操作。

什么是电池管理系统(BMS)？

电池管理系统是一种电子系统，用于控制和保护可充电电池，以确保其最佳性能、使用寿命和安全性。BMS跟踪电池的状况，生成二次数据并生成关键信息报告。充电状态 (SOC)、健康状态 (SOH) 和剩余容量是 BMS 跟踪和计算的三个重要指标。此外，它还监控电流、电压和温度等关键变量。此外，BMS 还会主动保护电池免受深度放电、过度充电、过热和过流等风险。

除了提供保护外，BMS还通过控制加热或冷却系统来调节电池的环境，以使电池在理想的温度范围内工作。电池平衡是 BMS 的另一个重要功能，它确保电池组中的每个电池均匀充电和放电，从而提高电池的整体性能和耐用性。现代可充电电池的可靠性和安全性由该系统的广泛监控、报告和保护功能维护。

BMS以多种方式充当电池组的“大脑”。它根据收集的信息做出判断，这些选择会影响电池的性能和寿命。如果没有 BMS，电池可能会过度充电或过度放电，这两种情况都有可能缩短电池寿命并导致电池故障。

BMS 在电动汽车中的作用

BMS 通常是一个嵌入式系统和专门设计的电子调节器，用于监视和控制各种电池参数（例如温度、电压和电流），以使电池单元保持在安全的工作范围内。图 1 描绘了电动汽车中使用的 BMS 的整体结构。BMS 中使用的输入、数据处理和输出信号可用于根据架构设计描绘数据流。

 

 

 

 

图1：电动汽车BMS内部架构

BMS 在电动汽车中发挥着许多关键作用，包括监控、保护、平衡和热管理。下文将更详细地介绍这些功能。

监控

电池的电压、电流、温度和 SOC 均由 BMS 持续监控。为了评估电池的性能和状况，这些信息至关重要。例如，SOC 可测量电池的剩余电量，它对电动汽车的行驶里程有直接影响。

BMS 还会跟踪电池的 SOH，这是电池总体健康状况的指标。SOH 可以对潜在的电池问题发出早期警告，从而实现预防性维护或更换故障电池。

保护

BMS 可防止可能损坏电池并进而损坏汽车的问题。这些保护包括过流 (OC)、过压 (OV)、欠压 (UV)、过温 (OT) 和低温 (UT) 情况。BMS 通过禁止电池在其安全工作区 (SOA) 之外运行来保证电池的使用寿命和安全性。

过流保护 (OCP) 可防止大电流超过电池允许的电流额定值，从而导致过热和电池损坏。为了防止电池充电或放电超过安全范围，否则可能导致电池寿命缩短甚至电池故障，使用过压保护 (OVP) 和欠压保护 (UVP)。过温保护 (OTP) 和欠温保护可使电池在安全的温度范围内运行，从而防止极热或极冷造成的损害。

平衡

BMS 的另一项重要工作是电池平衡。由于电动汽车电池组由许多单个电池组成，因此保持所有电池的电量均匀至关重要。BMS 通过主动或被动平衡来实现这一点，从而提高电池组的整体效率和耐用性。

在主动平衡过程中，电荷从高电量电池转移到低电量电池，以保持所有电池的电量水平相同。另一方面，在被动平衡中使用分流电阻器会导致高电量电池的多余电荷以热量的形式消散，而不是在电池之间传输。通过连续充电而不消散，低电量电池可以使用这种技术赶上来。在几个充电周期内，被动平衡通过防止任何一个电池过度充电，逐渐改善了电池间充电状态的均匀性。这两种技术都试图增加电池组的容量和使用寿命，但主动平衡更有效，因为它重新分配电荷，而不是以热量的形式消散。

热管理

BMS 对于控制电池组内部的温度至关重要。它通过监测温度并根据需要部署冷却技术，帮助防止过热（过热可能导致电池寿命缩短甚至热失控的情况）。

当温度突然升高导致温度进一步升高时，就会发生一种称为热失控的危险情况，这可能会导致无法控制的破坏性反应。BMS 可以通过监测电池单元的温度并根据需要采取行动来阻止热失控并确保电池的安全运行。

电动汽车 BMS 的未来

随着电动汽车技术的发展，电池管理系统 (BMS) 变得越来越复杂。预计未来的 BMS 将包括尖端功能，例如预测分析，以实现更高的性能优化、增强的安全协议以及与其他车辆系统的更好集成。

预测分析使用历史数据和机器学习算法来预测未来。这可能涉及预测过去的表现，以预测电池管理系统 (BMS) 中电池的未来充电状态 (SOC) 或整体健康状况。这将使更主动地管理电池成为可能，从而延长电池的使用寿命并提高电动汽车的效率。

改进的安全标准可能包括更先进的技术，用于预测和避免潜在的电池问题。这可能需要更复杂的算法来发现可能指向潜在问题的异常情况，以及更全面的电池状况监控。

BMS 可以更直接地与其他 EV 系统（例如电机控制器或车载计算机）进行通信，以改善与其他车辆系统的集成。这可能使汽车运行更顺畅，从而提高其效率、性能和用户体验。

结论

总而言之，电池管理系统 (BMS) 是电动汽车的重要组成部分，用于管理、保护和监控电池。了解 BMS 的性质和用途将有助于我们更好地理解为当前和未来的电动汽车提供动力的复杂技术相互作用。

 

随着我们不断进步并突破电动汽车可行性的极限，BMS 必将向前发展并发生变化。通过跟上这些改进，我们可以确保充分利用这项技术的潜力来打造更安全、更高效、更可持续的电动汽车。

 

无论您是电动汽车制造商、BMS 系统制造商，还是该技术的爱好者，了解 BMS 的功能和重要性都至关重要。随着电动汽车的广泛应用，BMS 将继续成为这一创新技术领域的关键组成部分。