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[原创] 电池管理系统(BMS)

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发表于 2019-8-21 14:12:40 | 显示全部楼层 |阅读模式

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概述
       电池管理系统(BMS)为一套保护动力电池使用安全的控制系统,时刻监控电池的使用状态,通过必要措施缓解电池组的不一致性,为新能源车辆的使用安全提供保障。
       经纬恒润在控制系统开发方面拥有雄厚的实力和丰富的经验,可以为客户在电池管理系统开发方面提供优质的工程和配套服务。

BMS 的硬件拓扑
       BMS 硬件的拓扑结构分为集中式和分布式两种类型。
       集中式是将电池管理系统的所有功能集中在一个控制器里面,比较合适电池包容量比较小、模组及电池包型式比较固定的场合,可以显著的降低系统成本。


                               
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集中式拓扑结构,高压及48V BMS


       分布式是将BMS的主控板和从控板分开,甚至把低压和高压的部分分开,以增加系统配置的灵活性,适应不同容量、不同规格型式的模组和电池包。


                               
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分布式拓扑结构,高压BMS


       经纬恒润可以提供上述集中式或分布式的各种 BMS 硬件方案。

BMS 的状态估算及均衡控制
       针对电池在制造、使用过程中的不一致性,以及电池容量、内阻随电池生命周期的变化,经纬恒润团队创造性的应用多状态联合估计、扩展卡尔曼滤波算法、内阻/ 容量在线识别等方法,实现对电池全生命周期的高精度状态估算。经测算,针对三元锂电池,常温状态下单体电池SOC 估算偏差可达2%,平均估算偏差1%。
       同时针对电池单体间的不一致性,使用基于剩余充电电量一致等均衡策略,尽可能的发挥电池的能效。


                               
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电池内短路的快速识别
       电池内短路是很复杂、很难确定的热失控诱因,是目前电池安全领域的国际难题,可导致灾难性后果。电池内短路无法从根本上杜绝,目前一般是通过长时间(2 周以上)的搁置观察以期早期发现问题。
       在电池的内短路识别方面,经纬恒润拥有10 余项专利及专利许可。利用对称环形电路拓扑结构(SLCT)及相关算法,可以在极短时间内(5 分钟内)对多节电池单体进行批量内短路检测,能够识别出0~100kΩ量级的内短路并准确估算内短阻值。这种方法可显著降低电芯生产企业或模组组装厂家的运营成本,提高电池生产及使用过程的安全性。


                               
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对称环形电路识别电池内短路


       经纬恒润正在开发的电池内短路检测设备,可以达成如下指标:
•  检测范围:0~100kΩ量级内短路
•  内短路阻值估计:规定区间内精度达±5%
•  单次检测时长:1~5min(根据精度需求调节)
•  检测对象:电池(无体系容量限制)、电容等
•  单台设备年监测能力:
    ♦  1~5 千万节电池单体
    ♦  2~11 GWh(60Ah NCM),0.13~0.65 GWh (18650 3.5Ah NCM)
    ♦  定制设备可承担整条产线或多条产线的内短路检测任务

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