解讀電池管理系統(tǒng)BMS的現(xiàn)狀與未來

解 讀 電 池 管 理 系 統(tǒng) （ B M S ） 的 現(xiàn) 狀 與 未 來導(dǎo)讀：?在新能源電動汽車上也有俗稱的“三大件”：電池、電機和電控，由于新能源電動汽車在全球范圍內(nèi)仍是較新的行業(yè)，各國企業(yè)的起步相差并不大。本文重點給大家介紹新能源電動汽車“三大件”里的電控 (業(yè)內(nèi)普遍稱之為電池管理系統(tǒng) BMS)。隨著新能源概念的普及推廣，新能源汽車也逐步走入了千家萬戶，新能源汽車作為尋常百姓的新購車選擇已經(jīng)開始侵占著原本屬于傳統(tǒng)燃油汽車的市場，作為目前新能源汽車最大的市場，中國的企業(yè)依靠著新能源汽車首次與國外企業(yè)站在同一起跑線，不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)新工藝，讓中國的新能源汽車行業(yè)有了更充足的底氣去放眼世界，心系未來。提到傳統(tǒng)燃油汽車的核心關(guān)鍵自然離不開俗稱的“三大件”：發(fā)動機、底盤以及變速箱，在這“三大件”上，中國技術(shù)落后以德日美為首的國外汽車廠商已是共識。而在新能源電動汽車上也有俗稱的“三大件”：電池、電機和電控，由于新能源電動汽車在全球范圍內(nèi)仍是較新的行業(yè)，各國企業(yè)的起步相差并不大，這也讓我國企業(yè)在汽車這個1886年發(fā)明至今的多用途動力驅(qū)動工具上擁有了與國外企業(yè)一較高下的條件。本文重點給大家介紹新能源電動汽車“三大件”里的電控(業(yè)內(nèi)普遍稱之為電池管理系統(tǒng)BMS)。新能源電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車最大的區(qū)別是用動力電池作為動力驅(qū)動，而作為銜接電池組、整車系統(tǒng)和電機的重要紐帶，電池管理系統(tǒng) BMS的重要性不言而喻，國內(nèi)外許多新能源車企都將電池管理系統(tǒng)作為企業(yè)最核心的技術(shù)來看待，最著名的例子就是大家耳熟能詳?shù)奶厮估?，特斯拉的電動汽車“三大件”中，電池來自于松下，電機來自于臺灣供應(yīng)商，而只有電池管理系統(tǒng)是特斯拉自主研發(fā)的核心技術(shù)， 2008年-2015年期間特斯拉所申請的核心知識產(chǎn)權(quán)大都與電池管理系統(tǒng)相關(guān)，由此可見電池管理系統(tǒng)對于新能源汽車的重要性。而國內(nèi)，電池管理系統(tǒng) BMS的研發(fā)生產(chǎn)主要集中在這三類企業(yè)：1、新能源汽車廠商，代表企業(yè)：比亞迪2、電池PACK廠商，代表企業(yè)：沃特瑪、普萊德3、專業(yè)BMS廠商，代表企業(yè)：惠州億能、深圳國新動力電池管理系統(tǒng)BMS到底有什么作用？電池管理系統(tǒng)BMS是一個本世紀才誕生的新產(chǎn)品，因為電化學(xué)反應(yīng)的難以控制和材料在這個過程中性能變化的難以捉摸，所以才需要這么一個管家來時刻監(jiān)督調(diào)整限制電池組的行為，以保障使用安全，其主要功能為：1、準確估測動力電池組的荷電狀態(tài)準確估測動力電池組的荷電狀態(tài) (StateofCharge ，即SOC)，即電池剩余電量，保證SOC維持在合理的范圍內(nèi)，防止由于過充電或過放電對電池的損傷，從而隨時預(yù)報混合動力汽車儲能電池還剩余多少能量或者儲能電池的荷電狀態(tài)。2、動態(tài)監(jiān)測動力電池組的工作狀態(tài)在電池充放電過程中，實時采集動力電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流及電池包總電壓，防止電池發(fā)生過充電或過放電現(xiàn)象。同時能夠及時給出電池狀況，挑選出有問題的電池，保持整組電池運行的可靠性和高效性，使剩余電量估計模型的實現(xiàn)成為可能。除此以外，還要建立每塊電池的使用歷史檔案，為進一步優(yōu)化和開發(fā)新型電、充電器、電動機等提供資料，為離線分析系統(tǒng)故障提供依據(jù)。3、單體電池間的均衡即為單體電池均衡充電，使電池組中各個電池都達到均衡一致的狀態(tài)。均衡技術(shù)是目前世界正在致力研究與開發(fā)的一項電池能量管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。目前市場上技術(shù)先進的 BMS應(yīng)該有什么特點？技術(shù)先進、產(chǎn)品穩(wěn)定可靠將是未來 BMS產(chǎn)品的核心特點，那什么樣的產(chǎn)品才是技術(shù)先進、穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品呢？因為國內(nèi)各大企業(yè)BMS標準仍未統(tǒng)一，故此以深圳國新動力的BMS性能特點為例，從技術(shù)、功能、品質(zhì)、標準規(guī)范四個維度說明。先進的技術(shù)：企業(yè)掌握電池SOC核心算法；掌握健康狀態(tài)估算，最大允許瞬時(5s/30s)及持續(xù)充放電功率估算；掌握高效的均衡管理技術(shù)，先進的散熱機制，最大可支持200mA的被動均衡電流；掌握業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的高精度測量技術(shù)，總流總壓精度可達0.5%FSR；可選配多功能數(shù)據(jù)記錄儀，支持無線傳輸、大容量存儲、GPS等云平臺功能；可選配主動均衡模塊，最大均衡電流可達5A，單板24串可靈活選配；安全的功能：電池安全管理：具備可靠的過充/過放保護、過流/過溫/低溫保護、多級故障診斷保護；高壓安全管理：具備高壓繼電器粘連檢測、高抗干擾性的高壓互鎖檢測、先進的高壓絕緣監(jiān)測；具備電壓溫度采集線斷線診斷功能；電池電壓采集模塊具備回路過流、短路保護等安全機制，電路更可靠；具備5~36串、5~48串一體機靈活配置，適用于業(yè)內(nèi)各類主流方案；穩(wěn)定的品質(zhì)：所有元器件均采用汽車級元器件選型，-40℃~85℃的高標準工作溫度范圍；更寬更可靠的溫度監(jiān)控，監(jiān)控范圍可達-40~125℃；符合標準規(guī)范：支持充電國標GBT20234-2015及GBT27930-2015；支持ISO26262國際安全標準中產(chǎn)品功能安全生命周期管理的要求；支持CCP標定協(xié)議、UDS、OBD-ii診斷協(xié)議。國內(nèi)電池管理系統(tǒng) BMS的困境新能源汽車的發(fā)展并不是一帆風順的，過去這兩年，隨著新能源汽車的大量推廣使用，我們也聽到了不少關(guān)于新能源汽車的“丑聞”：自燃、虛假續(xù)航里程等，而為什么會出現(xiàn)這些使用問題呢？沒有使用電池管理系統(tǒng)或使用劣質(zhì)的不成熟的電池管理系統(tǒng)是主因。實際上，新能源汽車的安全性問題，一直是政府和汽車產(chǎn)業(yè)的重點工作之一。不久前，科技部、財政部、工信部和發(fā)改委等四部委，已經(jīng)聯(lián)合發(fā)布了新能源汽車示范推廣“安全令”(即《關(guān)于加強節(jié)能與新能源汽車示范推廣安全管理工作的函》)，強調(diào)“對投入示范運行的插電式混合動力汽車、純電動汽車要全部安裝車輛運行技術(shù)狀態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)(簡稱BMS)，特別是要加強對動力電池和燃料電池工作狀態(tài)的監(jiān)控”。電動汽車自燃原因多種多樣，并非安裝了電池管理系統(tǒng)就可以高枕無憂的，例如：在安全、精度、壽命、放電能力等方面，單體電池可以充放電2000次，成電池組后可能只有1000次，若搭載不成熟的BMS，無法實時精準地監(jiān)控電池充放電狀況，極易造成電池芯局部功耗過大，產(chǎn)生局部熱量，且信息無法傳遞至駕駛員，極易導(dǎo)致電池自燃發(fā)生。業(yè)內(nèi)人士認為，安裝優(yōu)秀的電池管理學(xué)BMS能夠有效提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，并且延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池組及各電池單芯的運行狀態(tài)，有效預(yù)防電池組自燃，如遇緊急情況提前對司機作出突發(fā)事件預(yù)警，為保障安全贏得時間。新能源汽車和電池管理系統(tǒng)的未來中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)始于21世紀初，迄今發(fā)展不過十數(shù)年，由于人們對于環(huán)保和可再生能源的渴求，新能源汽車才迎來了發(fā)展機遇，之后便一發(fā)不可收拾，在很長的一段未來里，新能源汽車都會作為一個挑戰(zhàn)者去侵占原本屬于傳統(tǒng)燃油汽車的廣大市場，而且由于社會發(fā)展的需要，這種市場份額的侵占，是可以預(yù)期的。在展望新能源汽車快速發(fā)展的同時，我們必須清楚地認識到，技術(shù)的發(fā)展才是行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，而穩(wěn)定、高效、安全、可靠的產(chǎn)品就是技術(shù)的體現(xiàn)，我們必須要知道，國內(nèi)目前的新能源汽車行業(yè)并不友善，頻發(fā)的電動車自燃事件和虛假續(xù)航里程，都暴露出國內(nèi)目前新能源電池組、電池管理系統(tǒng)的設(shè)計、檢測、生產(chǎn)的標準的不完善。目前國內(nèi)的BMS企業(yè)有上百家，而歐美發(fā)達國家卻只有數(shù)家，大型新能源汽車廠商要么選擇自家研發(fā)的電池管理系統(tǒng)要么采用具備國際競爭力的德日美為首的BMS生產(chǎn)企業(yè)，其實中國國內(nèi)并不缺乏優(yōu)秀的BMS生產(chǎn)企業(yè)，像文中提及的深圳國新動力便是一家具有核心競爭力的注重產(chǎn)品品質(zhì)的企業(yè)，其BMS系統(tǒng)已實現(xiàn)批量量產(chǎn)導(dǎo)入，配置在陜西通家和眾泰汽車的部分新能源車型里，也可根據(jù)實際需求應(yīng)用于純電動或混合動力的低速車，乘用車、物流車，場地車、公交車、旅游大巴、儲能系統(tǒng)等領(lǐng)域，其穩(wěn)定、高效、安全、可靠的BMS平臺產(chǎn)品備受客戶推崇。技術(shù)參數(shù)及標準的缺失，也沒有權(quán)威機構(gòu)對廠家生產(chǎn)的 BMS進行權(quán)威檢測，這是目前國內(nèi)BMS市場的困局，導(dǎo)致了BMS產(chǎn)品的良莠不齊，難以大面積推廣。同時，目前國內(nèi)很多汽車廠商及電池PAC企業(yè)對于BMS的重要性認識不足，以為