BMS電池的案例
新能源汽車電池管理系統（BMS）中傳感器技術應用
車載蓄電池作為新能源電動汽車的核心，直接關系到車輛壽命、行駛里程、車輛經濟性、安全性，這一切又取決于電池管理系統的性能。而電池管理系統監(jiān)控的準確性、執(zhí)行動作可靠性則依賴各類
傳感器，故對于傳感器技術的研究與分析尤為必要。
一、新能源電動汽車電池管理系統
電池管理系統（Battery Management System，簡稱BMS）是監(jiān)控車用蓄電池的電壓、電流、負載、溫度等狀態(tài)，并能為其提供安全、通信、電芯均衡和管理控制，提供同應用設備通信接口的系統，如圖1所示。BMS具備監(jiān)控蓄電池系統總電壓、電流數據，獲取單體電池、電芯組、電池模塊電壓，掌握電池包內溫及其形態(tài)等數據。它主要由3個部分構成，包括硬件架構、底層軟件以及應用軟件。
1.1硬件架構
BMS硬件包含CPU、電源和采樣IC、隔離變壓器、CAN模塊、EEPROM和RCT等，其核心是CPU。BMS硬件結構如圖2所示，集中式、分布式是BMS硬件的拓撲結構。集中式把電子部件歸納在板塊內，采樣芯片由菊花鏈接主芯片通信，鏈路簡單，成本低廉，缺點是穩(wěn)定性不足。分布式由主板、從板組成，系統配置靈活，通道利用率高，適用于各類電池組，缺點是電池模組數量不足時造成通道浪費。
BMS的主控制器具備處理上報來的信息、綜合判斷電池運行情況、實現控制策略并處理故障信息功能。高壓控制器具備收集上報總電壓、電流，并為主板提供載荷情況（SOC）、健康狀況（SOH）所需數據，實現預充電、絕緣兩項檢測功能。從控制器具備單體電池信息采集上報，擁有動平衡功能，可以保持電芯的動力輸出一致性。采樣控制線束具備同時在每一根電壓采樣線上添加冗余保險功能，可避免電池外部短路故障（圖2）。
展開 電池管理系統（BMS）
概述
電池管理系統（BMS）為一套保護動力電池使用安全的控制系統，時刻監(jiān)控電池的使用狀態(tài)，通過必要措施緩解電池組的不一致性，為新能源車輛的使用安全提供保障。
經緯恒潤作為國內優(yōu)質的動力系統供應商，在控制系統開發(fā)方面擁有雄厚的實力和豐富的經驗，可以為客戶在電池管理系統開發(fā)方面提供優(yōu)質的工程和配套服務。
BMS 基本功能
電流采集
單體電壓采集
總電壓采集
溫度采集
絕緣電阻檢測
高壓互鎖檢測
整車通訊
附件控制
電池狀態(tài)估算
高壓上下電控制
熱管理
均衡控制
充電管理
電池故障分析及在線報警
功能安全
BMS RoadMap
BMS產品布局如下圖所示，涵蓋12V-800V的電池包類型，并兼顧乘用車及商業(yè)車使用環(huán)境。
BMS 核心算法
基于Kalman濾波的閉環(huán)SOC估計策略，提高SOC估計精度
基于模型的容量、內阻在線辨識，監(jiān)控電池老化狀態(tài)（SOH）
考慮工況變化的剩余能量（SOE）估計，保障整車續(xù)駛里程估計精度
多狀態(tài)聯合估計策略，保障全生命周期狀態(tài)估計精度
內短路早期識別，避免演化成熱失控，保障電池使用安全
基于電量一致的均衡策略，充分發(fā)揮電池包可用容量
展開 電池熱失控的檢測和BMS的發(fā)展方向
▲圖2.電池系統里面影響壓力變化的一些事件
2.汽車傳感器
由于燃料電池的原因，過往汽車傳感器廠家其實有一些技術儲備，主要是基于H2的泄露檢測，把這個借用過來用在鋰電池熱失控檢測上是比較好的解決方案。
▲圖3.基于壓力、CO2和H2傳感器對單電池熱失控的檢測
Part 2
電池管理系統的未來
在下面的恩智浦的《Next-Generation Architectures For Battery Management Solution》里面有一張圖比較典型，我們能看到在三電領域，都出現了高低壓分離，硬件和軟件分離的情況發(fā)生，也就是說未來分布式的電池管理軟件，可能會被集成到Domain 控制器甚至是放到集中運算平臺里面。
我的理解是，隨著熱失控緩解用到更多的熱管理組件，想要覆蓋上述這么多熱失控檢測和熱失控延緩，必然要形成集中處理的模式，同時對下層的硬件進行激活。
備注：這個過程還是比較慢，主要是BMS運算相對要求實時。
▲圖4.電池管理系統把自己做成全硬件產品
小結：我個人覺得，在這個電池檢測和熱失控延緩領域，會衍生出比較多的主動控制措施，需要調用更多的資源，這也使得電池管理的軟件更快進入上層。
展開 電動汽車講解-初探BMS電池管理系統
電動汽車講解-初探BMS電池管理系統
電動汽車講解-初探BMS電池管理系統
電動汽車講解-初探BMS電池管理系統
電動汽車講解-初探BMS電池管理系統
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新能源汽車講解丨初探BMS電池管理系統
新能源汽車講解丨初探BMS電池管理系統
新能源電動汽車BMS電池管理系統基本知識
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孚能電池熱失控引發(fā)歐拉IQ召回，孚能：僅供應模組，BMS非本公司產品
圖片來源：孚能科技關于客戶召回汽車事項的說明公告截圖
對此，公司表示，公司僅供應召回車輛所搭載的模組，召回的原因主要系召回車輛搭載的BMS軟件控制策略與動力電池存在匹配差異，長期連續(xù)頻繁快充后導致電池性能下降，極端情況下可能引發(fā)動力電池熱失控，存在一定的安全隱患。BMS非本公司產品及供應。本次召回，公司預計不會對公司本年度業(yè)績產生影響。
7月16日，長城汽車方面則是決定自2021年7月16日起，召回2018年7月7日至2019年10月30日期間生產的長城歐拉IQ電動汽車，共計16,216輛。本次召回范圍內車輛搭載的部分動力電池的一致性與BMS軟件控制策略存在匹配差異。長期連續(xù)頻繁快充后，電池性能下降，極端情況下可能發(fā)生動力電池熱失控，存在安全隱患。
彼時，有媒體指出此次召回車輛均搭載的是寧德時代電池，但隨后蓋世汽車聯系到寧德時代相關負責人，回應表示，“傳言是錯誤的，請勿以訛傳訛”。
-END-
展開 開了快300公里量產版蔚來ES8之后，終于可以聊聊電池了
當然車輛條件的情況也需要介紹一下，這臺ES8只啟用了5天，總續(xù)航750公里，可以說電池狀態(tài)正是最好的時候，但同時ES8的剩余續(xù)航是通過統計之前駕駛員的駕駛習慣計算而出的，可以看到前輩們開得比我們還是激情一點，表現就是我們把上車時30Wh/100km的平均能耗在終點時拉低到了28.8Wh/100km。
總的來說，ES8的表顯續(xù)航和實際續(xù)航之間的誤差在10%之內，在80-100km勻速的高速狀態(tài)下續(xù)航可以達到300-310公里左右。
這與蔚來提供的里程計算器上提供的數據頗為一致。
ES8電池包的秘密
擁有并公開如此準確的一個里程計算器，在蔚來電儲能系統高級總監(jiān)鄧小嘉看來，依靠的是ES8在電池包容量一致性和在BMS電池管理系統上的研發(fā)投入。
2008年12月，《TopGear》三劍客在試駕特斯拉首款產品Roadster時開場第一段就提到：這輛車的座位下方布置了6000多節(jié)電池，就像你們在筆記本電腦里見到的那樣。10年之后，筆記本已經很少有了可以拆卸的電池組，而支持筆記本運行的，也不再是那些圓柱形的18650鋰電池了。
對于2015年創(chuàng)辦的蔚來來說，在選擇電動車最為核心部件之一的電池電芯時也面臨著電芯形式的選擇。
由于蔚來一開始就確定了建設換電體系，不僅車輛的電池包要能夠在換電體系中“運營”更長的時間和次數，也要保證不同車型之間電池包的統一使用，因此蔚來在設計電池模組時極為關心電芯的安全性和循環(huán)壽命。
展開 儲能系統的“神經中樞”
（二）BMS的功能
BMS擔任儲能系統中的感知角色，主要功能是監(jiān)控電池儲能單元內各電池運行狀態(tài)，保障儲能單元安全運行。
BMS對電池的基本參數進行測量，包括電壓、電流、溫度等，防止電池出現過充電和過放電，延長電池的使用壽命。BMS需要計算分析電池的SOC（電池剩余容量）和SOH（電池健康狀態(tài)），并及時上報異常信息。
BMS是儲能系統安全、長壽命、低成本的重要保障。目前BMS功能已經由監(jiān)測、通訊、保護、顯示、存儲等基本功能向電池系統安全診斷和長壽命運維、系統經濟性指標診斷等高級功能發(fā)展。特別是BMS設備是構建云邊結合的儲能系統大數據平臺與深度挖掘分析功能的重要組成部分。
1、邊。以BMS為基礎發(fā)展云邊協同，充分發(fā)揮BMS的數據匯聚能力，在站級設備端實現電池系統實時數據的采集、分析、狀態(tài)診斷和評估，實現數據的清洗和預加工。
2、云。云端基于更多站端的數據，實現多維度時空數據挖掘、提煉、精加工，實現更詳細、更全面的電池運行狀態(tài)、安全狀態(tài)、儲能系統可靠性的評估，動態(tài)優(yōu)化BMS運行策略及算法模型并下設至設備端，達到最佳安全和經濟性的運維模式，實現智慧運維，并為能源匯聚/分配/交易提供數據支撐，為儲能系統的價值實現提供保障。
展開 
新能源汽車電池熱失控著火，檢測預警用什么傳感器？
是什么造成新能源車電池自燃？如何通過技術手段檢測發(fā)現可能產生的問題？能否通過傳感器設備及時發(fā)現問題？
什么是電池熱失控？
電池熱失控是指電池持續(xù)放熱的連鎖反應，導致電池組溫度急劇上升，進而引發(fā)電池燃燒事故的過程。熱失控有三個過程，誘發(fā)、發(fā)生到蔓延，其中引發(fā)熱失控的主要原因是過熱、過充、內短路、碰撞等因素。
為何新能源車電池著火速度很快？
新能源汽車采用的一般都是鋰電池，屬于化學電池，某些極端情況下會導致電極短路，化學反應比較劇烈，被破壞的電池發(fā)熱燃燒，此外車內有很多易燃物，比如汽車座椅等會加速火勢蔓延。
如何通過技術手段檢測發(fā)現可能產生的問題？
電池管理系統 (BMS)是電動汽車動力電池系統的重要組成，作用是監(jiān)控電池狀態(tài)，保障運行安全。通過配備不同的傳感器，BMS可以監(jiān)測和收集比如溫度、壓力、異常氣體、煙霧等，診斷到故障后，發(fā)出預警，并要求整車控制器進行有效處理，以防止高溫、低溫、過充、過放、過流、漏電等對電池和人身的損害。
需要提前多久提示車主，才是安全的？
今年我國正式發(fā)布和實施了三項強制性國家標準（《電動汽車安全要求》、《電動客車安全要求》和《電動汽車用動力蓄電池安全要求》）來進一步規(guī)范電動汽車的安全標準。其中增加了電池系統熱事件報警信號及電池系統熱擴散試驗的標準，要求電池單體發(fā)生熱失控后，電池系統在5分鐘內不起火不爆炸，為乘員預留安全逃生時間。相信隨著技術的發(fā)展，電動汽車的安全性將得到進一步地提升。
不少社區(qū)禁止安裝充電樁，擔心靜止狀態(tài)下新能源車會自燃或發(fā)生充電過程的事故，能否通過傳感器設備及時發(fā)現問題？
這個問題回到了剛剛提及的BMS電池管理系統，該系統就是用來監(jiān)測電池的實時狀態(tài)，預警問題的發(fā)生，包括電壓、氣體、煙霧、溫度、壓力等不同維度，全面監(jiān)測電池的健康狀況。
展開 2018第二屆亞洲動力電池與儲能技術峰會
光纖傳感器技術如何結合BMS管理系統讓電池更安全？
電池研究技術如何能更快落地產業(yè)化？
動力車用電池的發(fā)展瓶頸？
鋰電和燃電，誰是未來的王者？
Ansys在儲能行業(yè)應用
+Lsdyna+nCode+ Optislang
BMS電池管理系統
設計中的難點
滿足安全標準要求
功能安全驗證
復雜控制系統的監(jiān)控、隔離和保護
調試及優(yōu)化控制參數
嵌入式軟件開發(fā)
An
sys技術方案
電池嵌入式軟件開發(fā)
系統功能安全驗證
推薦Ansys模塊
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-W?rtsil? 使用Ansys儲能解決方案完成了整個系統的熱電聯合仿真
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Ansys儲能解決方案
深圳市優(yōu)飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產品開發(fā)平臺解決方案與物聯網技術開發(fā)的國家級高新技術企業(yè)。
展開 比亞迪電動汽車起火，燒成空殼
電動汽車自燃分析
“電動車和燃油車相比 差別主要在電機和電池，但電機不大可能出問題，電池才是關注的焦點。事實上，燃燒事故一旦曝光，對電池企業(yè)的傷害更大，整個事故的起因最終都會歸結到電池。”一位電池專家表示，燃油車也有燃燒概率，但是電動車起火引起的關注更高，在發(fā)展過程中很容易成為焦點。
過于追求能量密度，在補貼新政的引導下，新能源汽車開始追求高續(xù)航里程，這就要求不斷提升電池的能量密度。目前在新能源車型中，三元鋰電池逐漸代替了磷酸鐵鋰電池成為主流，三元材料中鎳鈷錳的組合，也由曾經的333，逐步邁向了532、622、811。一個公認的事實是，電池材料的能量密度越高，安全風險也就越高。“市場導向決定了電池生產企業(yè)用什么樣的材料，對比磷酸鐵鋰和三元電池兩種類型，前者的安全風險還是低一些。” 上述電池專家提道。
充電樁等因素不可控，除材料之外、電動汽車起火也有充電樁的問題，目前國內充電樁制造水平不高，和電池系統的通訊存在問題，經常出現過充問題，導致電池熱失控。從充電原理上看，電動汽車在充電過程中，電芯、BMS（電池管理系統）、傳感器，三個環(huán)節(jié)配合不好，自燃就有可能發(fā)生。具體來看，充電時充電樁會和電動汽車的BMS（電池管理系統）通訊連接，但電芯永遠不可能完全一致，都有不同的特性，考慮到成本等因素，目前大多數車企尚無法做到為電池單獨開發(fā)管理策略，一旦BMS發(fā)生故障，很有可能引起起火。
近來頻繁發(fā)生的自燃事故再次給新能源汽車企業(yè)敲響了警鐘：安全性是汽車產品的底線和前提。把安全放在首位、高度重視產品和產業(yè)安全，加快標準制修訂、貫徹落實好相關標準。杜絕把電動汽車看成簡單的組裝，三電不是簡單的拼湊，整車廠和零部件企業(yè)都要把安全放在第一位，才能讓新能源汽車行業(yè)健康發(fā)展。
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