電池的好管家-電源管理系統(tǒng)

電池管理系統(tǒng)，分為儲能電池管理系統(tǒng)和動力電池管理系統(tǒng)，前者用于電力網(wǎng)絡(luò)、UPS 等電池的管理，后者則常用于新能源汽車和機器人系統(tǒng)中的電池管理。

電化學(xué)反應(yīng)的難以控制和材料在這個過程中性能變化的難以捉摸，因為過熱、過充、短路等原因造成的電池爆炸事故也屢見不鮮，所以才需要這么一個管家來時刻監(jiān)督、調(diào)整、限制電池組的行為，以保障使用安全。其主要功能為：

1. 實時監(jiān)測電池狀態(tài)。通過檢測電池的外特性參數(shù)（如電壓、電流、溫度等），采用適當(dāng)?shù)乃惴?，實現(xiàn)電池內(nèi)部狀態(tài)（如容量和 SOC 等）的估算和監(jiān)控，這是電池管理系統(tǒng)有效運行的基礎(chǔ)和關(guān)鍵；

2. 在正確獲取電池的狀態(tài)后進行熱管理、電池均衡管理、充放電管理、故障報警等；

3. 建立通信總線，與顯示系統(tǒng)、整車控制器和充電機等實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

電池管理系統(tǒng)（BMS）主要分為兩部分，第一部分是前端模擬測量保護電路（AFE），包括電池電壓轉(zhuǎn)換與量測電路、電池平衡驅(qū)動電路、開關(guān)驅(qū)動電路、電流量測、通訊電路；第二部分是后端數(shù)據(jù)處理模塊，就是依據(jù)電壓、電流、溫度等前端計算，并將必要的信息通過通信接口回傳給系統(tǒng)做出控制。

各種詳細(xì)功能描述如下：

單體保護

保護電池的離開超過限度的操作條件是所有 BMS 設(shè)計程序的基礎(chǔ)。在實踐中，BMS 必須提供完整的，并幾乎可以覆蓋任何可能性的電池單體保護。對于高電壓和高功率的汽車電池來說，尤其如此，它們必須在惡劣的環(huán)境中工作，同時也會面臨用戶的胡亂使用。

費用控制

這是 BMS 的一個基本特征。電池充電不當(dāng)造成的損壞比其他任何原因造成的損失都多

需求管理

不是與電池本身的操作直接相關(guān)的，而是指使用電池的應(yīng)用程序。它的目標(biāo)是通過在應(yīng)用電路中設(shè)計節(jié)電技術(shù)，從而延長電池充電的時間，從而最大限度地減少電池的電流消耗。

SOC 的測定

許多應(yīng)用程序需要了解電池的電荷狀態(tài)（SOC）或電池鏈中的單個電池的狀態(tài)。這可能只是為了向用戶提供電池容量的指示，或者在控制電路中需要它來確保充電過程的最佳控制。

SOH 的測定

健康狀況（SOH）是衡量電池能否提供其指定產(chǎn)出的能力。 這對評估應(yīng)急電力設(shè)備的準(zhǔn)備情況至關(guān)重要，并且是維護行動是否需要的指標(biāo)。

電池均衡

在多單體電池連接而成的電池組中，由于生產(chǎn)工藝或操作條件之間的差異造成的，且往往與每個充電 / 放電循環(huán)而變大。在充電過程中，較弱的電池會因為過放時，會導(dǎo)致該電池變得更弱，直到電池最終失效。電池均衡是通過均衡單體電池的電壓讓每個單體電池電壓一致的一種方法，從而延遲電池的使用壽命。

歷史記錄（日志函數(shù)）

監(jiān)控和存儲電池的歷史是 BMS 的另一個可能的功能。這是必要的，以估計電池的健康狀況，但也要確定是否受到濫用。諸如循環(huán)次數(shù)、最大和最小電壓、溫度和最大充放電電流等參數(shù)可以記錄下來進行后續(xù)評估。這也是對是否在保修期內(nèi)需要索賠的重要記錄。

身份驗證和識別

BMS 還允許記錄電池的信息，例如制造商的型號名稱和電池的類型，這有助于自動測試和批次或序列號和制造日期，以便在電池故障時啟用可追溯性。

通信

大多數(shù) BMS 系統(tǒng)包含某種形式的電池和充電器或測試設(shè)備之間的通信。有些鏈接到其他系統(tǒng)與電池監(jiān)測其條件或歷史。通信接口也需要允許用戶訪問修改 BMS 的電池控制參數(shù)或診斷和測試。

隨著電池的應(yīng)用范圍越來越廣，電池管理系統(tǒng)變得愈發(fā)重要，未來電池管理系統(tǒng)有如下趨勢：

首先是高精度。最近隨著業(yè)界對電池電量計算的精度要求不斷提高，越來越優(yōu)異的電池工藝技術(shù)的出現(xiàn)，結(jié)果使得電池充放電曲線更加平坦，所以電池管理芯片需要擁有更高的測量精度，即在各種環(huán)境和情況下的一致性高精度，包括對電壓，電流，溫度等參數(shù)的精確測量。

其次是高可靠性。由于鋰電池的失效特性，電池管理系統(tǒng)的可靠性和安全性至關(guān)重要。國內(nèi)廠商開始關(guān)注系統(tǒng)級的安全性設(shè)計，以及 ISO26262 標(biāo)準(zhǔn)的引入。在電池管理芯片領(lǐng)域，主流半導(dǎo)體廠商均在芯片中集成了越來越完備的故障報錯機制、數(shù)據(jù)校驗機制、以及冗余監(jiān)控機制，以幫助客戶實現(xiàn)更高等級的系統(tǒng)級安全，進一步提高系統(tǒng)的可靠性和魯棒性。

最后一點，也是用戶最為關(guān)心的，即合適的系統(tǒng)成本。隨著補貼政策的挑戰(zhàn)，為了使得終端銷售價格比較合理，需要各級供應(yīng)商一起配合來降低成本。

與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載！