新能源電車(chē)電池管理的關(guān)鍵和核心——BMS
發(fā)表時(shí)間:2023-02-11 網(wǎng)址:http://www.chengguanzg.cn/ 編輯:admin
在技術(shù)的攻關(guān)和迭代下,新能源電車(chē)在電池設計上需要兼顧續航和充電效率,電池管理上需要對電池的狀態(tài)進(jìn)行的精準檢測與估計、高低溫熱管理、快充的管理以及充電安全和電池壽命相關(guān)的管理,這都是核心技術(shù)挑戰。
而B(niǎo)MS是電池包的關(guān)鍵和核心,在實(shí)現整車(chē)能量管理的同時(shí),肩負著(zhù)準確估計多項控制策略的功能。電池管理系統的測試更多側重軟件測試,一般在軟件功能開(kāi)發(fā)過(guò)程中進(jìn)行。
電池管理系統(BMS)測試
一、MIL(Model-In-Loops)既模型在環(huán)測試:就是驗證軟件模型是否可以實(shí)現軟件功能,測試依據是由系統需求分解而來(lái)的軟件需求。
二、SIL(Software-In-Loops)軟件在環(huán)測試,對比模型自動(dòng)生成的C代碼和模型本身實(shí)現的功能是否一致,使用Simulink自身工具就可以進(jìn)行Sil測試。
三、PIL(Processer-In-Loops)處理器在環(huán)測試:目的是測試自動(dòng)生成的代碼寫(xiě)入控制器后,功能實(shí)現上是否與模型有偏差。PIL看似無(wú)關(guān)緊要,但不做重視也會(huì )引起一些不良后果(如調度問(wèn)題、CPU Load,堆棧溢出等)。
四、HIL(Hardware-In-Loops)硬件在環(huán)測試:測試控制器完整系統功能,一般會(huì )搭建控制器所在系統的測試臺架,使用電氣元件模擬傳感器(如溫度)和執行器(如風(fēng)扇負載)的電氣特性,驗證完整的系統功能。
在新能源電車(chē)電池單體失效不僅和電池本身有關(guān),也和電池管理系統BMS失效有關(guān)。BMS失效模式也會(huì )造成嚴重的事故有以下幾類(lèi):
一、BMS電壓檢測失效導致電池過(guò)充電或過(guò)放電
連接、壓線(xiàn)過(guò)程或接觸不良導致電壓檢測線(xiàn)失效,BMS沒(méi)有電壓信息,充電時(shí)該停止時(shí)沒(méi)有停止。電池過(guò)充會(huì )著(zhù)火、爆炸,磷酸鐵鋰過(guò)充至5V以上大部分只是冒煙,但是三元電池一旦過(guò)充,會(huì )發(fā)生爆炸。
而且,過(guò)充電容易導致鋰離子電池中的電解液分解釋放出氣體,從而導致電池鼓脹,嚴重的話(huà)甚至會(huì )冒煙起火;電池過(guò)放電會(huì )導致電池正極材料分子結構損壞,從而導致充不進(jìn)去電;同時(shí)電池電壓過(guò)低造成電解液分解,干涸發(fā)生析鋰,回到電池內短路問(wèn)題。在系統設計時(shí)應該選用可靠的電壓采集線(xiàn),在生產(chǎn)過(guò)程中嚴格管控,杜絕電壓采集線(xiàn)的失效。
二、BMS電流檢測失效
霍爾傳感器失效,BMS采集不到電流,SOC無(wú)法計算,偏差大。電流檢測失效可能導致充電電流過(guò)大。充電電流大,電芯內部發(fā)熱大,溫度超過(guò)一定溫度,會(huì )使隔膜固化容量衰減,嚴重影響電池壽命。
三、BMS溫度檢測失效
溫度檢測失效導致電池工作使用溫度過(guò)高,電池發(fā)生不可逆反應,對電池容量、內阻有很大影響。電芯日歷壽命跟溫度直接相關(guān),45度時(shí)的循環(huán)次數是25度時(shí)的一半,另外溫度過(guò)高電池易發(fā)生鼓脹、漏液,爆炸等問(wèn)題,因此在電池使用過(guò)程中要嚴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熱失控。
四、絕緣監測失效:
在動(dòng)力電池系統發(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(méi)有被檢測出來(lái),有可能發(fā)生人員觸電。因此BMS系統對監測的傳感器要求應該是最高的,避免監測系統失效可以極大地提高動(dòng)力電池的安全性。
五、電磁兼容問(wèn)題通訊失效:
對BMS系統來(lái)說(shuō),電磁兼容主要考核它抗電磁干擾能力。電磁干擾會(huì )導致BMS通訊失效,引發(fā)以上幾個(gè)問(wèn)題。
六、SOC估算偏差大:
目前所有BMS廠(chǎng)家普遍存在的問(wèn)題,只偏差大小的差別?;旧夏壳暗臋z驗標準要求都是5%以?xún)?,大部分廠(chǎng)家BMS應該都很難達到,因為實(shí)際使用中SOC誤差會(huì )越來(lái)越大,因為使用環(huán)境更加的復雜,影響精度的條件更多。
整車(chē)耐久試驗的花銷(xiāo)很大,造工程樣車(chē)(每輛100萬(wàn)左右)、租用測試場(chǎng)地、工程師團隊花銷(xiāo),很考驗廠(chǎng)家的資金實(shí)力,沒(méi)有強大的資金池根本無(wú)法運行起來(lái)。但在極寒、高溫、高濕度等各種極限環(huán)境下的測試進(jìn)行的越多,越能充分的驗證零部件的功能、性能以及耐久表現,越早發(fā)現問(wèn)題,解決修復所耗費的成本越低。
一、低溫耐久測試
主要測試冷起動(dòng)性能。電池包的低溫充放電能力、低溫保護策略、電池包加熱功能在該項測試中都會(huì )進(jìn)行考核。
二、高溫耐久測試
主要測試電池包在高溫下充放電能力、電池包冷卻功能和過(guò)熱保護策略
三、高溫+高濕環(huán)境耐久測試
高溫高濕環(huán)境下會(huì )加速部件腐蝕,零部件的耐久會(huì )經(jīng)受?chē)栏窨简?。(Ps:傳統車(chē)還有重要的高原測試,主要測試在低氣壓下發(fā)動(dòng)機的性能表現。電動(dòng)車(chē)一般不需要進(jìn)行此項測試。)
研究動(dòng)力電池系統的失效模式對提高電池壽命、電動(dòng)車(chē)輛的安全性和可靠性、降低電動(dòng)車(chē)使用成本有至關(guān)重要的意義。
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