BMS电池管理系统综述资料

1、储能电池组管理技术综述,及要点分析,报告人：张金龙,燕山大学电气工程学院,电气工程及其自动化系,内容提要,课题研究背景,电池管理系统,BMS,综述,BMS,工程前沿,BMS,的发展前景,课题研究背景,EV,动力电源,新能源发电储能,Tesla Roadster,课题研究背景,智能电网储能,课题研究背景,BMS,在蓄电池储能系统中成本占仍比较高，价,格较为昂贵,BMS,的价格与电池组中的单体数,量正相关，其成本约占电池组总成本的,30,电池组成本,BMS成本,课题研究背景,Tesla Model S,底盘整个电池组的全景图,一共有,7104,节,18650,锂电池,课题研究背景,Tesla Mo

2、del S,底盘电池组,课题研究背景,Tesla Model S,底盘电池组,课题研究背景,方形电池组（串并组合为整个电池箱,国内,EV,较多采用的结构,常见的,指标参数,额定电压,V,容量,Ah, .mAh,充放电倍率,0.1C, 1C,尺寸,18650, 2770120,课题研究背景,除圆柱电芯、棱柱电芯外，还有,软包,聚合物,电芯,课题研究背景,BMS,发展现状,国外在,BMS,方面的研究成果相对显著，主要是以集,成化芯片化为特点。典型产品有美国,Linear,Technology,公司产的,LTC/LTM,系列,电池管理芯片,美国,TI,公司推出的,bq,系列,电池管理芯片以及美国,O

3、,2,Micro,公司开发的,OZ890,电池管理芯片等，其主要特,点为,体积小，集成度高，具有较强的针对性,BMS,专用芯片,主要优势在于多单体高精度信号采集,以及单体均衡、故障报警等功能的集成，但通用性,差，一般只能应用于特定类型的电池组,课题研究背景,BMS,发展现状,课题研究背景,科研方面主要是,清华大学、同济大学、北京交通,大学及北京理工大学,等几所高校取得成果较多,产品开发方面，天津的,中国汽车技术研究中心,以,及,力神电池,也在合作开发,BMS,惠州亿能,专做,BMS,哈尔滨光宇,BYD,中航锂电,中科院,德国,BOSCH,公司，日本,TDK,集团也正在着手组建,BMS,研究中心

4、,近两年,BMS,企业如雨后春笋，遍地开花,国内,BMS,发展,课题研究背景,BMS,技术难点,多单体高精度电信号采集，抗干扰设计,电池工作特性呈高度非线性，荷电状态,SOC,State of Charge,及健康状态,SOH, State of,Health,难以准确估计,电池组中大量单体存在不一致性，均衡控制,较复杂，电池组容量利用率较低,BMS,通用性不强，很大程度上受到电池类型,以及连接方式的限制,BMS,综述,BMS,技术结构,BMS,技术结构,电池组状态检测,电池组优化控制,电池组信息处理,外,特,性,检,测,v,i,T,S,O,C,估,算,S,O,H,估,算,电,池,组,均,衡,

5、控,制,电,池,组,充,放,电,控,制,热,管,理,及,温,度,控,制,历,史,信,息,存,储,显,示,BMS,内,部,信,息,互,通,BMS,与,外,部,信,息,交,互,BMS,综述,分布式,BMS,工程结构,BMS,综述,不合理充放电,会给电池带来,损害，造成过,充过放，降低,电池循环寿命,1,蓄电池充放电管理,充,放,电,管,理,充电管理,放电管理,截止电压，剩余容量，放电倍,率，温度等因素的综合处理,恒流充电,恒压充电,恒压限流充电,脉冲充电,三段式充电,BMS,综述,0,0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5,x 10,4,0,2,4,6,时间,s,充,电,电,流,A,0,0.5

6、,1,1.5,2,2.5,3,3.5,x 10,4,11,12,13,14,15,时间,s,电,池,端,电,压,V,恒流段,恒压限流段,浮充段,1,蓄电池充放电管理,美国,J.A.MAS,在,1967,年,提出铅酸电池可接受的,充电电流曲线,称为：马斯曲线,该曲线对锂电池,也具有一定适用性,三段式充电波形图,BMS,综述,2,蓄电池荷电状态,SOC,估计,SOC,广义描述,电池当前可用的剩余容量,与,电池实际可放出总容量的比值。,SOC,估算技术难点,A,电池内部电化学过程复杂,B,电池工作特性呈非线性，且受多因素影响,C,建立准确的电池模型困难,D,单体间的不一致性处理较复杂,BMS,综述,

7、2,蓄电池荷电状态,SOC,估计,SOC,估算方法,模型法,智能算法,其他方法,安,时,模,型,等,效,电,路,模,型,电,化,学,模,型,卡,尔,曼,滤,波,类,数,据,驱,动,类,算,法,递,推,最,小,二,乘,实,验,测,试,法,阻,抗,谱,分,析,法,动,力,学,解,析,法,BMS,综述,3,蓄电池健康状态,SOH,估计,电池会,逐渐老化，其部分容量也会永久性失去,SOH,是描述蓄电池老化程度的一项重要特征,它,在数值上等于当前电池在充满状态下所能放出的,电量与新电池额定容量的比值,100,min,max,new,Q,aged,Q,SOH,al,no,受多因素影响；长期的过程；工作量及

8、估算难度,均高于,SOC,BMS,综述,3,蓄电池健康状态,SOH,估计,SOH,估算方法,特征法,模型法,数据驱动法,内,阻,分,析,法,交,流,阻,抗,谱,分,析,法,微,分,分,析,法,老,化,机,理,模,型,概,率,模,型,工,程,统,计,模,型,自,回,归,模,型,法,神,经,网,络,法,支,持,向,量,机,模,糊,BMS,综述,4,蓄电池组均衡控制,电池包中,串联的单体，即使是新电池，其性能,也存在差异,随充放电的循环，单体差异会越,来越大，导致,电池组容量利用率低,最终发生,水桶效应,即由于个别单体失效而导致整,个电池组无法正常工作,BMS,综述,4,蓄电池组均衡控制,串联电池组

9、均衡方法,旁路电阻,均衡,投切电容,均衡,PWM,可,控双向分,流均衡,同轴多副,边变压器,均衡,Buck,boost,均衡,简单易行,耗散型,能耗大,非耗散式,严防电容,短路,电感储能,开关器件,较多,均衡效果,较理想,实现复杂,存在能耗,结构简单,控制相对,复杂,单体,1,单体,2,单体,3,单体,n,单体,1,单体,2,单体,3,C,1,C,2,S,1,S,2,S,3,单体,2,单体,1,单体,3,单体,2,单体,1,单体,3,DC,A,B,单体,2,单体,1,单体,3,Q,1,L,1,L,2,L,3,Q,2,Q,3,Q,r,C,r,L,r,BMS,综述,上位机主界面,主要功能,状态实时显示,参数调整,历史数据记录,主回路控制,故障、报警等,5,上位机,上位机监