動(dòng)力電池系統(tǒng)管理系統(tǒng)BMS功能及其主要的失效形式

一、什么是BMS

BMS是（attery Management System，電池管理系統(tǒng)）的簡稱，主要是作為動(dòng)力電池的大腦也就是控制系統(tǒng)，作為電池包的核心，是新能源汽車電池組中至關(guān)重要的組成部分，負(fù)責(zé)監(jiān)控、管理和保護(hù)電池組的安全運(yùn)行。

以下是對(duì)BMS的詳細(xì)解析：

二、BMS主要功能

如上圖所示，BMS作為動(dòng)力電池系統(tǒng)的核心，主要做的就是采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、和整車VCU交互數(shù)據(jù)；

BMS是一種集成了多種功能的微處理器系統(tǒng)，專門用于管理和優(yōu)化電池組的性能。其主要功能包括：

1. 實(shí)時(shí)監(jiān)測：實(shí)時(shí)采集電池組的電壓、電流、溫度等關(guān)鍵參數(shù)，確保電池組在最佳狀態(tài)下工作。

   電壓采集：單體電池電壓的精確采集。

   溫度采集：單體電池及散熱液體溫度監(jiān)測。

   電流檢測：電池組電流的實(shí)時(shí)檢測。

   以上三者也是最主要的基本功能需求，BMS對(duì)數(shù)據(jù)的采集主要也體現(xiàn)在這一塊上；

2. 均衡管理：通過主動(dòng)或被動(dòng)均衡技術(shù)，保持電池組中各個(gè)單元的一致性，防止電池的容量差異導(dǎo)致的性能下降。

   

3. 保護(hù)功能

   具備SOC計(jì)算及過充、過放、過流、過溫等多種保護(hù)功能，能夠在檢測到異常情況時(shí)及時(shí)采取措施，防止電池?fù)p壞或安全事故發(fā)生。

   SOC是BMS中最重要的參數(shù)，直接影響電池的續(xù)航能力。高精度的SOC估算可以使電池組發(fā)揮最大的效能。

   通過精準(zhǔn)的電池管理，有效減少電池的過充和過放現(xiàn)象，延長電池的使用壽命。

4. 數(shù)據(jù)記錄與通信

   記錄電池運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，并通過通信接口與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。

   主要是整車和充電樁進(jìn)行通信，上報(bào)電池信息給到整車端和充電端，完成充電、放電的功能，及安全預(yù)警等；

三、BMS失效模式

作為車用級(jí)的控制系統(tǒng)，其穩(wěn)定性和功能耐久性是一個(gè)需要尤其重視的點(diǎn)，BMS一旦失效，輕則影響電池系統(tǒng)壽命降低整車?yán)m(xù)航，重則引起熱失控?zé)岚踩珕栴}；

其失效模式需要分析清楚；電池系統(tǒng)的失效失效不僅和電池本身有關(guān)，也和電池管理系統(tǒng)BMS失效有關(guān)。BMS失效模式也會(huì)造成嚴(yán)重的事故有以下幾類：

1、BMS電壓檢測失效導(dǎo)致電池過充電或過放電：

連接、壓線過程或接觸不良導(dǎo)致電壓檢測線失效，BMS沒有電壓信息，充電時(shí)該停止時(shí)沒有停止。

鋰電池過充時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量和氣體，熱量包括歐姆熱和副反應(yīng)產(chǎn)生的熱，其中歐姆熱占主要。過充引發(fā)的電池副反應(yīng)，首先是過量的鋰嵌入負(fù)極，在負(fù)極表面會(huì)生長鋰枝晶（N/P比會(huì)影響鋰枝晶生長的起始SOC）。其次是過量的鋰從正極脫出，引起正極結(jié)構(gòu)坍塌，放出熱量和釋放出氧。氧氣會(huì)加速電解液的分解，電池內(nèi)壓不斷升高，一定程度后安全閥開啟。活性物質(zhì)和空氣的接觸會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生更多的熱量。

2、BMS電流檢測失效：

霍爾傳感器失效，BMS采集不到電流，SOC無法計(jì)算，偏差大。電流檢測失效可能導(dǎo)致充電電流過大。充電電流大，電芯內(nèi)部發(fā)熱大，溫度超過一定溫度，會(huì)使隔膜固化容量衰減，嚴(yán)重影響電池壽命。

3、BMS溫度檢測失效：

在電池使用過程中要嚴(yán)格控制電池的溫度在20-45攝氏度之間，除能有效提高電池的使用壽命和可靠性之外還能有效避免電池低溫充電析鋰造成的短路以及高溫?zé)崾Э?。一旦BMS對(duì)電池的溫度檢測失效，將導(dǎo)致電池?zé)o法在正常溫度下工作，如電池工作使用溫度過高發(fā)生不可逆反應(yīng)，對(duì)電池容量、內(nèi)阻有很大影響。

一方面影響壽命，更危險(xiǎn)的是高溫電池易發(fā)生鼓脹、漏液，爆炸等問題，最終帶來熱失控引發(fā)安全問題；

4、絕緣監(jiān)測失效：

在動(dòng)力電池系統(tǒng)發(fā)生變形或漏液的情況下都會(huì)發(fā)生絕緣失效，如果BMS沒有被檢測出來，有可能發(fā)生人員觸電。因此BMS系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測的傳感器要求應(yīng)該是最高的，避免監(jiān)測系統(tǒng)失效可以極大地提高動(dòng)力電池的安全性。

5、電磁兼容問題通訊失效：

對(duì)BMS系統(tǒng)來說，電磁兼容主要考核它抗電磁干擾能力。電磁干擾會(huì)導(dǎo)致BMS通訊失效，引發(fā)以上幾個(gè)問題。

6、SOC估算偏差大：

目前所有BMS廠家普遍存在的問題，只偏差大小的差別?；旧夏壳暗臋z驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求都是5%以內(nèi)，大部分廠家BMS應(yīng)該都很難達(dá)到，因?yàn)閷?shí)際使用中SOC誤差會(huì)越來越大，因?yàn)槭褂铆h(huán)境更加的復(fù)雜，影響精度的條件更多。

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