動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)、基本職能及運(yùn)行機(jī)制

時(shí)間:2019-02-18 10:48來源:湖北新能源汽車網(wǎng) 作者:雷洪鈞
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       有關(guān)介紹動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的文章比較多，技術(shù)性比較強(qiáng)，非專業(yè)工程技術(shù)人員基本看不懂。下面圍繞“管理”二字，對動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)、基本職能及運(yùn)行機(jī)制予以介紹，普及這個(gè)方面的科學(xué)知識。
 
      1.動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的理解
 
       （1）系統(tǒng)：把有一定功能的多個(gè)個(gè)體，按一定要求（規(guī)則）組織成一個(gè)新單體。比如，多個(gè)電池頭尾對接（或者頭接頭、尾接尾）組織一個(gè)新單位。
 
       （2）管理：針對特定對象，在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，按一個(gè)要求進(jìn)行清理、按一定規(guī)則進(jìn)行整理的活動(dòng)。比如，工廠針對物料庫的物品，按一定要求、規(guī)則進(jìn)行清理、整理的活動(dòng)。
 
       （3）動(dòng)力電池：為電動(dòng)汽車提供電能的電化學(xué)存儲(chǔ)裝置。
 
       （4）動(dòng)力電池管理系統(tǒng)：對動(dòng)力體系進(jìn)行管理活動(dòng)而彼此關(guān)聯(lián)的活動(dòng)。
 
      2.動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)
 
       （1）最小單元：是指一節(jié)、一節(jié)的電池單體。目前動(dòng)力電池單體外形有3種，圓柱形、方型、扁形。
 
       （2）基本單元：3個(gè)以上單節(jié)電池通過并聯(lián)組成一排新的電池組；
 
       （3）模組：3個(gè)以上基本單元串聯(lián)起來的電池大組；
 
       （4）電池包：將電池大組（模組）封裝起來，且要求有防塵、防水功能，配有接口的箱子（一般是金屬的）。
 
       （5）動(dòng)力電池管理系統(tǒng)功能盒：具有電流、電壓、溫度自動(dòng)測量及通信模塊的集成電路功能盒子。
 
       通俗的理解，一臺已經(jīng)下線的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池硬件結(jié)構(gòu)和布置已經(jīng)固化下來了，換一句話，動(dòng)力電池管理系統(tǒng)不再對電池硬件結(jié)構(gòu)和布置進(jìn)行管理。
 
      3.動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的基本管理職能
 
       前面已經(jīng)介紹了電動(dòng)汽車動(dòng)力電池硬件結(jié)構(gòu)和布置、產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作，但是其管理職能是什么？
 
       （1）動(dòng)力電池組（系統(tǒng)）為什么要管理呢？動(dòng)力電池組（系統(tǒng)）的基本功能有兩個(gè)：一是充電、二是放電。
 
       （a）充電管理：什么時(shí)間能充電、什么時(shí)間不能充電、充滿沒有？不能過充等。
 
       （b）放電管理：什么時(shí)間放電、什么時(shí)間不能放電、電放完了沒有？不能過放電等；
 
       （c）動(dòng)力電池組（系統(tǒng)）的工作環(huán)境溫度要監(jiān)視，過熱、冒煙要監(jiān)視，如果發(fā)生安全隱患要報(bào)警，如果發(fā)生安全事故，要啟動(dòng)預(yù)備設(shè)施進(jìn)行處理。
 
       管理職能有三個(gè)層面：
 
       （i）對動(dòng)力電池組（系統(tǒng)）工作狀態(tài)，要進(jìn)行測量有關(guān)變化的量；
 
       （ii）對有關(guān)變化量的變化動(dòng)態(tài)值，要進(jìn)行分析判斷，過了正常值，要報(bào)警；
 
       （III）對動(dòng)力電池組（系統(tǒng)）發(fā)生了故障，要啟動(dòng)有關(guān)措施，比如降級運(yùn)行。
 
       4.動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的機(jī)制
 
       （1）對機(jī)制的理解
 
       (a)指機(jī)器的構(gòu)造和動(dòng)作原理;
 
       (b)有機(jī)體的構(gòu)造、功能和相互關(guān)系;
 
       (c)一個(gè)工作系統(tǒng)的組織或部分之間相互作用的過程和方式。
 
       （2）動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的機(jī)制介紹
 
       ①動(dòng)力電池組（系統(tǒng)）的3個(gè)基本狀態(tài)量：電壓、電流、溫度
 
       （a）電壓：有電的地方就有電場。電場中不同位置的電場力是不同的。電壓是衡量電場力做功的能力。電壓是推動(dòng)電子流動(dòng)的原動(dòng)力；
 
       （b）電流在電壓的推動(dòng)下，電子從電源的負(fù)極流向正極。電流是指1s內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷的多少；
 
       （c）溫度：表示物體冷熱程度的物理量。
 
       （注意：電池的電壓、電流和溫度，是電池管理系統(tǒng)頂層計(jì)算、控制邏輯的基礎(chǔ)）
 
       ②衡量動(dòng)力電池組（系統(tǒng)）綜合狀態(tài)量：SOC和SOH
 
       (a)剩余電量（SOC）：全稱是State of Charge，荷電狀態(tài)。代表的是電池用一段時(shí)間或長期擱置不用后的剩余容量與其完全充電狀態(tài)的容量的比值，常用百分?jǐn)?shù)表示。其取值范圍為0~1，當(dāng)SOC=0時(shí)表示電池放電完全，當(dāng)SOC=1時(shí)表示電池完全充滿。
 
       (b)動(dòng)力電池健康度(SOH):即蓄電池滿充容量相對額定容量的百分比，新出廠電池為100%，完全報(bào)廢為0%。
 
      （3）動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的機(jī)制設(shè)計(jì)難點(diǎn)
 
       (a)電壓、電流、溫度如何測量？
 
       電壓、電流、溫度有相應(yīng)的傳感器產(chǎn)品，不同廠家的傳感器質(zhì)量不同，精度不同，測量誤差處理方法不同，不同廠家有自己特有的技術(shù)和工藝�；驹瓌t是，必須選用車規(guī)的產(chǎn)品。
 
       (b)剩余電量和動(dòng)力電池健康度估算？
 
       剩余電量和動(dòng)力電池健康度估算的理論模式，不同廠家也是不同的，估算誤差處理也不同。不同廠家在產(chǎn)品上有自己特有的技術(shù)和工藝�；驹瓌t是，要有自己的特點(diǎn)和核心競爭力。
 
      5.特斯拉動(dòng)力電池管理系統(tǒng)功能盒
 
       ①BMS采用主從架構(gòu)，主控制器（BMU）負(fù)責(zé)高壓、絕緣檢測、高壓互鎖、接觸器控制、對外部通信等功能；
 
       ②控制器（BMB）負(fù)責(zé)單體電壓、溫度檢測，并上報(bào)BMU；
 
       ③BMU具備主副雙MCU設(shè)計(jì)，副MCU可檢測主MCU工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)其失效可獲取控制權(quán)限 。
 
       注：本文作者雷洪鈞博士為揚(yáng)子江汽車公司高級工程師，中科智能網(wǎng)聯(lián)汽車科學(xué)院院長，中國新能源企業(yè)家俱樂部專家委員會(huì)主任
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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