动力电池管理系统(BMS)也称电池控制器,是电池保护和管理的核心部件,其作用是保证电池的使用安全可靠,控制动力电池组的充放电,并向VCU上报动力电池系统的基本参数及故障信息。
动力电池管理系统对动力电池的电压、电流、温度进行实时检测,同时还进行漏电检测、热管理、电池均衡管理、报警提醒,计算剩余容量、放电功率,报告SOC(State of Charge荷电状态)、SOH(State of Health性能状态,也称健康状态),还根据动力电池的电压、电流及温度用算法控制最大输出功率以获得最大行驶里程,以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电,通过CAN总线接口与整车控制器、电机控制器、能量控制系统、车载显示系统等进行实时通信。
图2-3-1所示为常见的动力电池管理系统功能,主要包括数据采集、状态估计、热管理、数据通信、安全管理、能量管理(包括动力电池均衡功能)和故障诊断等,各部分功能如表2-3-1所示。动力电池管理系统与整车控制系统(也称整车控制器)的关系如图2-3-2所示。
图2-3-1 常见的动力电池管理系统功能
图2-3-2 电池管理系统与整车控制系统的关系
表2-3-1 常见的动力电池管理系统的功能
BMS最基本的功能是监控与动力电池自身安全运行相关的状态参数(如动力电池的电压、电流和温度)、预测动力系统优化控制有关的运行状态参数(SOC、SOH)和相应的剩余行驶里程、进行与工作环境适应性有关的热管理等,进行动力电池管理以避免出现过放电、过充电、过热和单体电池之间电压严重不均衡现象,最大限度地利用动力电池存储能力和循环寿命。
(1)比亚迪e6
比亚迪e6动力电池控制器安装在后备厢备胎下方,位置如图2-3-3所示。
图2-3-3 动力电池控制器安装位置
动力电池控制器的故障模式如下。
① 电压采样功能异常。
② 温度采样功能异常。
③ 电池管理熔断器烧毁。
④ 和采集器、整车模块CAN总线失去通信。
⑤ 信号采集异常(漏电检测信号、碰撞信号、动力电池电流信号等)。
⑥ 电池控制器其他故障(充电管理、放电管理、接触器控制、电池均衡、数据记录、SOC计算功能、SOH计算功能)。
出现上述故障时的表现和处理方法如表2-3-2所示。
表2-3-2 动力电池控制器故障表现和处理方法
(2)荣威E50
荣威E50动力电池控制器安装在动力电池壳体内,如图2-3-4所示。动力电池控制器的功能如图2-3-5所示,动力电池控制器提供的功能如下。
① 提供动力电池的状态给整车控制器,通过不同高压继电器的通断,实现各个高压回路的通断,使其实现充放电管理和动力电池状态的指示。
② 热管理功能:通过水冷的方式控制动力电池在各种工况下工作在合适的温度范围内。
③ 高压安全管理:实现绝缘电阻检测、高压互锁检测、碰撞检测功能,具备故障检测管理及处理机制。
④ 实现慢充和快充充电设备连接线检测,控制整车的充电状态和充电连接状态灯。
图2-3-4 荣威E50动力电池控制器安装位置
图2-3-5 荣威E50动力电池控制器功能
(3)丰田混合动力车型(普锐斯、凯美瑞、卡罗拉双擎等)
丰田混合动力车型的动力电池控制器(丰田技术资料中称之为电池智能单元)安装在动力电池模块上,如图2-3-6所示。丰田混合动力车型动力电池控制器功能框图如图2-3-7所示。
图2-3-6 丰田混合动力车型动力电池控制器安装位置
图2-3-7 丰田混合动力车型动力电池控制器功能框图
(4)吉利帝豪EV300
吉利帝豪EV300电池控制器安装于动力电池总成内部,是电池管理系统核心部件,电池控制器将单体电池电压、电流、温度及整车高压绝缘等信息上报整车控制器(VCU)并根据VCU的指令完成对动力电池的控制,如图2-3-8所示。
图2-3-8 动力电池管理系统
(5)知豆城市微行电动车
知豆城市微行电动车动力电池控制器(BMS)安装在动力电池内部,参见图2-2-13。其控制功能如下。
① 单体电池状态获取并判断、均衡控制。
② 剩余电量SOC估算、健康度SOH估算。
③ 高压接触器开关控制、热管理、系统绝缘检测。
④ 对外通信,接收指令并反馈自身状态。