电动汽车电池管理系统

电动汽车传动系统为电动汽车架构提供了新的自由，同时在满足所有要求方面也带来了新的挑战。由于电动汽车采用的是电动机和电池，而不是内燃机和油箱，因此在组件级别上，该架构变得简单和可控。在电动汽车中定位电池组安全区域的修改需要广泛采用，以安全地集成电池。

电池电动汽车

一个电池电动汽车(BEV)、纯电动汽车、纯电动汽车或全电动汽车是其中的一种电动汽车(电动汽车)完全使用储存在可充电电池组中的化学能，没有二次动力来源。因此，纯电动汽车没有内燃机、燃料电池或油箱。属于这一类别的车辆有卡车、轿车、公共汽车、摩托车、自行车和叉车。

电动汽车使用不同类型的电池，决定哪一种电池是最好的取决于它的储能效率、生产成本、构造特性、安全性和寿命。锂离子电池是电动汽车中使用最多的技术。电动汽车使用高压锂离子电池组。与其他电池化学物质相比，锂离子电池具有更高的能量密度(100-265wh/kg)。在特殊情况下，它们有着火的危险。在预先设定的安全限度内操作电动汽车，以确保用户和车辆的安全是至关重要的。

电池管理系统

一个电池管理系统(BMS)，该公司负责管理可充电电池的电子设备细胞或者一个电池组，因此成为确保电动汽车安全的关键因素。它通过确保电池在其安全操作参数内运行，保障了用户和电池。BMS监控电池的健康状态(SOH)，收集数据，控制影响电池的环境因素，并平衡它们，以确保电池间相同的电压。

与BMS连接到外部通信数据传输系统或数据总线的电池组称为智能电池组。它可能包括额外的特性和功能，如燃料表集成、智能总线通信协议、通用输入输出(GPIO)选项、电池平衡、无线充电、嵌入式电池充电器和保护电路，所有这些都旨在提供关于电池电源状态的信息。这些信息可以帮助设备智能地节约电力。

智能电池组可以管理自己的充电，生成错误报告，检测和通知设备任何低电量的情况，并预测电池的续航时间或剩余运行时间。它还提供关于电池的电流、电压和温度的信息，并不断地自我纠正任何错误，以保持其预测精度。智能电池组通常设计用于便携式设备，如笔记本电脑，并有嵌入式电子设备，以提高电池的可靠性，安全性，寿命和功能。这些特性使得最终产品的开发更加友好和可靠。例如，使用嵌入式充电器，电池可以有更长的寿命周期，因为充电器可以在温度限制内为电池充电到最佳、理想的规格。精确的燃料计允许用户自信地将电池放电到他们的极限，而不用担心损坏电池。GPIO，代表通用输入输出(GPIO)，是用于连接电子设备和微控制器(如二极管、传感器、显示器等)的接口。

BMS的功能

给电动汽车安装BMS可以提高安全性。电池管理系统主要实现以下四个功能:

1.监测电池参数

这是BMS的主要功能。它监视由参数表示的单元格状态，例如:

• 电压-指示电池的总电压，电池的组合电压，最大和最小电池电压，等等。
• 温度-显示平均电池温度，冷却剂的入口和输出温度，以及整体电池温度。
• 电池的充电状态，以显示电池的充电水平。
• 电池的健康状态显示剩余电池容量占原始容量的百分比。
• 电池的电源状态——显示在给定当前使用情况、温度和其他因素的一定时间内可用的电量。
• 电池的安全状态——通过密切关注所有参数并确定使用电池是否会带来任何危险来确定。
• 冷却剂的流动及其速度。
• 进入和流出电池的电流。

2.管理热温度

温度是影响电池的最大因素。电池的热管理系统密切关注并控制电池的温度。这些系统可以是被动的，也可以是主动的，冷却介质可以是无腐蚀性的液体、空气或某种形式的相变。使用空气作为冷却剂是控制电池温度最简单的方法。

空气冷却系统通常是被动的，因为它们依靠周围空气的对流或使用风扇诱导气流。然而，该系统的主要缺点是效率低下。与基于液体的冷却系统相比，运行冷却系统需要大量的功率。此外，在像汽车电池这样的大型系统中，空气基系统(如过滤器)所需的额外组件会增加汽车的重量，进一步影响电池的效率。

液冷系统比空气具有更高的冷却潜力，因为液冷系统具有更好的导热性。电池浸在冷却液中，或者冷却液可以自由流入BMS而不影响电池。然而，由于冷却通道的长度，这种间接形式的热冷却会在BMS中产生很大的温差。但它们可以通过加快泵送冷却剂的速度来减少，因此在泵送速度和热一致性之间产生了一个权衡。

3.使关键的计算

BMS根据最大充放电电流等参数计算各种电池值，以确定电池的充放电电流极限。这些包括:

• 的能量千瓦时(s)(千瓦时)上次充电周期后已交付
• 用来测量电池开路电压的电池内部阻抗
• 在安培每小时(啊)传递或包含在电池中(称为库仑计数器)，以确定电池的效率
• 自电池开始使用以来，总能量交付和运行时间
• 电池经过的充放电循环的总次数

4.促进内部和外部的沟通

BMS具有控制器，它们在内部与蜂窝级别的硬件通信，并在外部与连接的设备通信。这些外部通信的复杂性不同，取决于所连接的设备。这种通信通常通过一个集中的控制器，可以使用以下几种方法:

• 不同类型的串行通信
• 常用于车辆的总线通信器可以吗
• DC-BUS通信，也就是通过电源线进行的串行通信
• 各种类型的无线通信，包括无线电、寻呼机、手机等。

只有高电压的BMS有内部通信;低水平的集中式电压传感器只是通过电阻分割来测量电池电压。分布式或模块化BMS必须利用底层内部单元控制器实现模块化体系结构，或者实现分布式体系结构的控制器到控制器通信。然而，这种通信是困难的，特别是在高压系统中，由于电池之间的电压漂移。这意味着一个小区的地面信号可能比下一个小区的高几百伏。

这个问题可以使用软件协议或使用电压转换系统的硬件通信来解决。硬件通信有两种方法——使用光隔离器或无线通信。阻碍内部通信的另一个因素是特定BMS体系结构布局中可以使用的单元的最大数量的限制。例如，对于模块化硬件，节点的最大数量是255。影响高压系统的另一个限制是所有电池的寻找时间(读取电压/电流)，这限制了总线速度，并导致一些硬件选项的损失。

优化能源利用

电池管理系统保证了电池的安全、可靠，提高了电池的老化程度而不进入损坏状态。使用不同的监测技术来维持电池、电压、电流和环境温度的状态。BMS与板载充电器通信，监控电池组的充电情况。它还有助于最大限度地利用车辆储存的能量。确保电池不过度充电或过放电，从而避免损坏电池和伤害乘员，是电动汽车的关键部件。

电池是电动汽车的基本组成部分，这代表着向可持续移动前进了一步。电池管理系统是电动汽车和混合动力汽车的关键组成部分。其主要目的是确保电池的安全可靠运行。作为工程服务提供商，Cyient通过我们关注的大趋势领域——可持续能源解决方案和电气化，与行业专家密切合作。