新能源汽车爆发,动力电池管理系统(BMS)作为新能源汽车的“大脑”,一直是各大厂商所重视的,14年以来,国内在强力补贴政策刺激下,新能源汽车更是创下38万的天量水平数量,对动力电池系统的需求量大大增加。15年全球动力电池占比已经达到了28%,比2014年份额增加1倍。新能源汽车的发展已经成为不可逆转的潮流,动力电池系统份额占比会持续提升。

BMS系统是什么?

BMS是BATTERY MANAGEMENT SYSTEM的缩写,中文称电池管理系统或电池管家,是连接车载动力和电动汽车的重要纽带,主要用作:对电池包进行实时监控,提供剩余电量、电池状态和电流等信息;充、放电和预充控制,给予电池最佳的保护,尽量延长电池寿命,降低电动汽车运营成本。电池管理系统(BMS)主要就是为了能够提高电池的利用率,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。

BMS系统功能和作用

  • 保护电芯和电池包不受到损害;
  • 使电池工作在合适的电压和温度范围内;
  • 在保持电池在合适的条件运行后,满足整车的需求;
  • 电池参数检测:包括总压、总电流、单体电压检测、温度检测、绝缘检测、碰撞检测、阻抗检测、烟雾检测等等;
  • 电池状态建立:包括SOC、SOH、SOF。
  • 在线诊断:故障包括传感器故障、网络故障、电池故障、电池过充、过放、过流,绝缘故障等等;
  • 电池安全保护和告警:包括温控系统控制和高压控制,当诊断出故障、BMS上报故障给整车控制器和充电机,同时切断高压来保护电池不受到损害、包括漏电保护等;
  • 充电控制:BMS慢充和快充控制;
  • 电池一致性控制:BMS采集单体电压信息、采用均衡方式使电池达到一致性、电池的均衡方式有耗散式和非耗散式;
  • 热管理功能:电池包各点的采集温度,在充电和放电过中,BMS决定是否开启加热和冷却;
  • 网络功能:包括在线标定和健康,在线程序下载。通常采用CAN网络;
  • 信息存储:BMS系统需要存储关键数据如SOC、SOH、充放电安时数、故障码等。

BMS系统的重要性

锂电池特性决定BMS必不可少,由于锂电池化学反应的特性,在充放电过程中,电池内部进行着电能和化学能的相互转化,电化学反应的过程中会受到多种因素的影响。锂电池通常有两种外型:圆柱型和方型。电池内部采用螺旋绕制结构,用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由钴酸锂(或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等)。负极材料多采用石墨。以后钛酸盐可能是更好的材料。

通俗说法是锂离子在充放电过程中通过电解液穿过隔膜不停在正负两极之间来回搬家,锂离子的好坏决定电池的使用和安全。还有就是电芯,电芯在这制造过程中工艺上的问题和材质不均匀也会使电池极活性物质的活化程度和厚度、微孔率、隔板存在细微偏差,但是就算这些细微偏差也会导致内部结构和材质的不完全一致从而影响性能。锂电单体体积过大的话,也会不利于安全,因为在使用中容易产生高温,大容量电池必须通过串并联方式形成电池组,但是每个单体电池本身也不可能完全做到性能一致,再加上使用环境的影响,也会造成电池寿命的差别,从而影响整个电池组的寿命和影响。所以需要我们注意的是:锂电池需要BMS系统严格控制充放电过程,避免过充、过放以及过热,发挥电池使用的最大效能。

BMS系统的市场潜力

BMS线束加工也是BMS系统的重要组成部分,目前BMS系统的价格还比较高,随着后期量产以及技术渐渐成熟,价格会慢慢降低。目前BMS系统还停留在初期阶段,可预见在2020年价格会下降至60%左右。同时,主动式均衡功能的BMS产品将会成为市场的主流,原因在于主动式均衡BMS是无损均衡,而且能量利用率高。但是目前该产品价格比较高,国内基本采用的是被动式均衡功能和不带均衡功能的BMS系统,产品价格低、功能简单,相信随着动力汽车的规模化生产,国内车企对于动力电池系统的技术要求肯定比之前提升。

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