【行業】動力電池之電池管理系統篇(25頁)

BMS 的雛形是保護板。傳統的鋰電池保護板主要用于消費類電池,它的功能較為單一,主要實現電池狀態監測和安全分析功能。隨著新能源汽車的快速發展,復雜、大型的鋰電池組被廣泛應用,簡單的保護板已經不能滿足需求,BMS 由此誕生。在滿足保護板功能的基礎上,BMS 還加入了通信、均衡管理、電池剩余容量(State of Charge)估計等功能。國外首先設計出 BMS 的是德國,國內清華大學在 20 世紀 90 年代啟動相關研究,目前特斯拉代表了行業頭部水平,國內 BMS 相關企業正在努力追趕。

避免電池越過“臨界區域”工作,保障動力電池安全。根據新能源汽車國家大數據聯盟的數據,2020 年新能源汽車起火事故共發生 124 起,與 2019 年相比增幅達 47%。其中電池自燃的占比為 38%,充電過程起火占比 14%,充電設備故障占比 5%,過充電占比 1%,另外發生起火的原因還有零部件老化以及違規改裝等。而在 2019~2020 年發生的事故中,70%以上是可以通過有效的電池管理系統減少或者避免的。動力電池在工作時都有一定的使用條件——充電電流限制、放電電流限制、工作溫度限制、單體電壓限制等等。電池工作條件分“合理區域”和“臨界區域”,當電池工作條件越過“臨界區域”時,發生安全事故的概率就會大增。這時,BMS 就必須果斷采取措施,以避免事故的發生。

縮小電芯間的“不一致”,提高電池系統的使用效率。單個電池的能量有限,所以大多是 N 個電池串聯在一起使用,我們稱串在一起的電池為電池串。由于電池之間總是存在差異,存儲的能量也有區別。而電池的過放和過充是電池的兩種極度危險狀態。放電時,當某個電池達到放電下限時,即使其他電池仍有能量,放電也不得不結束。反之,充電時,當某個電池電壓已經達到上限,即使其他電池尚未充足,充電不得不中止。因而,放電受限于串聯中電壓最低的電池,充電受限于電壓最高的電池。可見,“有效儲能”小于“理論儲能”。在沒有 BMS 情況下,電池間的差異化會越來越大,因而“有效儲能”會越來越少。電池價值就在于其“有效儲能”。如果 BMS 能抑制電池“一致性”變差的趨勢,就意味著“有效能量”更加接近“理論能量”,從而能夠提高電池系統的使用效率。

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