电池包BMS电池管理系统设计

    入局BMS制造的厂商有几类：一类是动力电池BMS中具主导能力的终端用户-车厂，事实上国外BMS制造实力较强的也就是车厂，如通用、特斯拉等；国内有比亚迪、华霆动力等。第二类是电池厂，包含电芯厂商与做pack的厂商，如三星、宁德时代、欣旺达、德赛电池、拓邦股份、等；第三类专业的BMS制造商，此类厂商有多年的电力电子技术积累，有高校背景或相关企业背景的研发团队，如亿能电子、杭州高特电子、协能科技、等企业。目前看来储能电池的终端用户没有加入BMS研发与制造的需求与具体行动，可以认为储能电池BMS行业缺乏一个占据了重要优势的参与者，给电池厂以及专注做储能BMS的厂商留下了巨大的发展空间。储能市场一旦确立，将给予电池厂与专业BMS生产厂商以非常大的发挥空间。在未来专业电动汽车的BMS生产厂商也极有可能成为大规模储能项目使用的BMS供应商的重要组成部分。现阶段，各个储能系统供应商提供的BMS缺乏统一标准。不同厂家对BMS的设计、定义都不同，而且根据各家适配电池的不同，采用的SOX算法、均衡技术、上传的通信数据内容可能也各不相同。在BMS的实际应用中，这样的差异会增加应用成本，不利于产业发展。因此，以后BMS的标准化、模块化也将是一个重要的发展方向。 硬件BMS保护板指的是完全基于硬件实现的电池管理系统，其设计注重电路和传感器等硬件组件的整合。电池包BMS电池管理系统设计

嵌入式处理器是嵌入式系统的关键，是控制、辅助系统运行的硬件单元。嵌入式处理器可以分为嵌入式微处理器(MPU)、嵌入式微控制器(MCU)、嵌入式DSP 处理器(EDSP)及嵌入式片上系统(SoC)。电池管理芯片通常以SoC的形式，直接在片内处理器中嵌入软件代码，通过软硬件无缝结合，灵活实现对电池状态的监测、计量、控制、通讯等功能，把过去许多需要系统设计解决的问题集中在芯片设计中解决，从而简化系统设计，提高集成度，降低系统功耗，提高可靠性。特种车辆BMS电池管理系统软件设计BMS系统保护板能够有效延长电池的使用寿命。

    造成锂电池活性物质不可逆消耗的主要因素有：1）正极材料的溶解：正极材料的溶解造成正极活性物质减少，溶解的正极材料游离到负极时会造成负极界面膜的不稳定，被破坏的界面膜再形成时会消耗锂离子，造成锂离子的减少。2）正极材料的相变化：锂离子在电极间正常脱嵌时，总会伴随着宿主结构摩尔体积的变化，结构不可逆转变，影响颗粒与电极间的电化学接触，造成容量衰减。3）电解液的分解：在锂离子电池充电过程中，电解液对含碳电极具有不稳定性，因此会发生还原反应。电解液还原消耗了电解质及其溶剂，对电池容量及循环寿命产生不良影响。4）过充电：电池在过充电时，不仅会造成负极形成锂沉淀、电解液氧化和正极氧的损失，消耗活性物质导致容量不可逆损失，还会有安全隐患。5）界面膜的形成：界面膜（SEI膜）的形成会消耗锂离子，一般发生在起初的几次充放电时。6）集流体的腐烛：锂离子电池中的集流体材料常用铝和铜，两者的腐蚀会在表面形成膜，电池内阻增大，放电效率下降，继而造成电池寿命衰减。

均衡是BMS中非常重要的一个环节，你是不是遇到过因为某一节电芯电压异常导致电池包使用容量变少的问题问题，BMS是遵循短板效应的，因为某一节电芯的电压比较低会导致SOX的估算直接不准，明明其他电芯还有电，但是确有劲无处使，对电池包的影响还是非常大的。关于均衡还是比较麻烦的，这里就不展开说了。当前的均衡控制策略中，有以单体电压为控制目标参数的，也有人提出应该用SOC作为均衡控制目标参数。以单体电压为例：首先设定一对启动和结束均衡的阈值：例如一组电池中，单体电压极值与这组电压平均值的差值达到30mV时启动均衡，5mV结束均衡。BMS按照固定的采样周期采集单体电压，计算平均值，再计算每个单体电压与均值的差值；如果MAX的一个差值达到了30mV，BMS就需要启动均衡程序；在均衡过程中持续步骤2，直到差值都小于5mV，结束均衡。BMS系统保护板能实现电池的平衡管理，确保多节电池电动车的每节电池在充放电过程中的压差不大。

BMS保护板分为分口与同口保护板。保护板为了现实保护电池的功能，必须要能够主动切断电池主回路。因此，在电池包内部，电池的主回路是要经过保护板的。为了对充电和放电都能进行控制，保护板必须具有两个开关，分别控制充电和放电回路（姑且这么理解）。在同口保护板中，这两个开关串在一条线上，接到电池包外部，充电和放电都经过此线。而在分口保护板中，电池分出两根线，分别接充电开关和放电开关，再接到电池外部。之所以会出现同口和分口保护板，是为了降低成本：一般电动车锂电池包的充电电流要比放电电流小，如果两个开关串到一条线上，那么两个开关就得照着大的买。而分口的话，充电电流小，就可以用一个更小的开关。这里说的开关，其实就是MOSFET，是锂电保护板的主要成本，而且国内相关产品技术受限，重点部件需要进口。储能BMS均衡技术主要是指电池管理系统BMS中用于维护电池组中各个单体电池电量一致性的技术。电动两轮车BMS电池管理系统保护方案

通过温度传感器实时监测电池的温度，当温度过高或过低时，BMS系统保护板会采取相应的措施。电池包BMS电池管理系统设计

BMS保护板的SOX算法估算方法。SOX包括SOC、SOE和SOP。SOC估计方法传统方法：安时积分法、开路电压法基于电池模型的方法：卡尔曼滤波法、粒子滤波算法神经网络算法：神经网络算法。SOP算法：根据电池的SOC和温度，查表确定持续充放电最大功率瞬时充放电最大功率。电芯的去极化速度，决定当前最大功率使用的频率。当SEI膜表面的Li离子堆积速度大于负极的吸收速度时候，就会发生电压下降，最大功率无法维持。因此，SOP的计算难点是峰值功率与持续功率如何过度？SOH算法:两点法计算SOH根据OCV-SOC曲线确定两个准确的SOC值，并安时累积计算这两个SOC之间的累积充入或放出电量，然后计算出电池的容量，从而得到SOH。算法有一定难度，需要大量的数据和模型，才能比较准确的估算，这里只做简要介绍。电池包BMS电池管理系统设计