电池管理系统(BMS)对电池系统的作用将愈发显得重要

(文章来源:全国能源信息平台)
随着新能源汽车和储能产业的发展,电池在传统的消费类电子产品之外得到更为广泛的应用。由于电池在滥用情况下比如过放、过充、过流、短路、过热等不仅会严重影响电池的使用寿命,严重甚至还会引起起火爆炸等现象,随着单体电池容量及系统产品的规模的不断增加,这一问题显得尤为突出。除了对电池本体的安全性进行改进之外,做好电池的监控管理是保障现有电池的使用安全、性能和寿命的必要手段。因此,电池管理系统(bms)对电池系统的作用就显得愈发重要。
bms可以保障并优化电池系统的正常运行,提高电池效率,延长电池寿命,并对电池提供安全保护。iec 62619标准中【1】中给出了常见的设备、电池和bms的组成逻辑框架,bms某种程度上已是电池系统不可或缺的组成部分。bms一般包括电池的数据采集分析、sox状态计算、充放电管理、电池保护、电池均衡、热管理、数据通信等功能。
电池的数据采集分析的对象主要包括电压、电流、内阻以及温度。电压、电流、内阻是表征电池特性的主要参数,电池温度是电池参数变化的影响因素。电池管理系统的所有算法、控制策略等都是基于采集的数据作为输入,影响bms性能的重要指标是采样速率、精度。
sox状态计算主要包括电池的soc、soh以及soe等。这些状态是对电池进行控制和功率匹配的重要依据。bms需要及时计算出电池的soc、soe值,供能源管理系统进行功率配置和确定控制策略。soh主要供用户评估电池的健康状态以及预期寿命管理。
电池保护主要包括过充电保护、过放电保护、过电流、短路保护及过热保护等。bms需要监测电池的电压、电流、温度是否超出正常范围,并在超出一定条件后作出反应并提供相应的保护。
电池均衡主要使串联的单体电池或电池组电压(容量)偏差保持在预期的范围内,从而保证每个单体电池在正常的使用时保持相同状态,以避免过充、过放的发生。目前为最大限度地发挥电池的效用,延长电池的使用寿命,增加安全性,要求bms能够实现电池均衡。
热管理是控制电池工作在最适宜的温度区间,对于大功率充放电和高温条件下使用的电池尤为关键。热管理的目的是使电池温度平衡,尽可能降低电池温度在空间上的差异性。bms与其他设备的通信是bms的重要功能之一,根据实际的应用需要,可以采用不同的通信接口进行数据交换。一般采用can、rs485、以太网等实现相互间的信息通讯。
bms本体主要由中央处理单元、数据采集检测模块(包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、漏电检测电路)、均衡模块、显示单元模块、控制保护部件(熔断装置、继电器、断路器)等构成。bms需要在符合电气安全、电磁兼容性、环境适应性等要求的基础上,确保对电池的监测控制和保护。
bms的功能和性能直接关系着电池的性能、寿命、安全和用户体验。一个合适的电池管理系统能够在充分发挥电池优越性能的同时,给予电池最佳的保护,保证电池性能,延长电池寿命,降低运行成本。
未来随着技术的发展,工艺的成熟,应用场景的细分和明确,电池可能会逐步到标准化的产品。而bms作为电池的直接管理系统,从标准化的测试要求过渡到标准化的产品可能也是未来的发展趋势。联盟会依托bms标准化工作组,围绕行业需求,不断推进电力储能bms以至电池系统标准体系的完善。


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