BMS系统-新能源动力电池的大脑

发布日期：2024-05-07

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电动汽车用锂离子电池容量大、串并联节数多，系统复杂，加之安全性、耐久性、动力性等性能要求高、实现难度大，因此成为影响电动汽车推广普及的瓶颈。锂离子电池安全工作区域受到温度、电压窗口限制，超过该窗口的范围，电池性能就会加速衰减，甚至发生安全问题。温度对锂电池性能尤其安全性具有决定性的影响，当温度过高时，会给电池的寿命造成不利影响。当温度高至一定程度，则可能造成安全问题。过低的电压或者过放电，会导致电解液分解并产生可燃气体进而导致潜在安全风险。过高的电压或者过充电，可能导致正极材料失去活性，并产生大量的热；普通电解质在电压高于4.5 V时会分解。

为了解决这些问题，人们试图开发能够在非常恶劣的情况下进行工作的新电池系统，另一方面，目前商业化锂离子电池必须连接管理系统，使锂离子电池可以得到有效的控制和管理，每个单电池都在适当的条件下工作，充分保证电池的安全性、耐久性和动力性。

电池管理系统（Battery Management System），简称BMS，它的主要任务是保证电池系统的设计性能，可以分解成如下三个方面：

1）安全性，保护电池单体或电池组免受损坏，防止出现安全事故；

2）耐久性，使电池工作在可靠的安全区域内，延长电池的使用寿命；

3）动力性，维持电池工作在满足车辆要求的状态下。

一汽大众最新投放的ID4和ID6采用的是有PREH提供的BMS系统，是由德国大众开放的最新一代BMS系统。下面就结构及功能设计方面来探究一下这个动力电池的大脑如何为ID4和ID6提供出色的动力及控制性能的。

ID4 Crozz BMS系统介绍

ID4 Crozz的BMS系统主要有BMCe和CMCe两部分组成，BMCe的全称为Battery Management Controller extended, CMCe的全称为Cell Module Controller extended, 一套完整的BMS系统架构由一个BMCe和多个CMCe组成，如下图所示：

在这套系统当中，BMCe的主要功能包括：

1) 监测和诊断电池的电压和电流

2) 计算电池的SOC和寿命，计算持续功率和最大功率下电池的电压和电流限制

3) CMCs供电、通讯、诊断

4) 与整车系统通讯

5) 电池端、车身端绝缘监测

6) 保险丝诊断

7) 继电器控制和诊断

8) 高压互锁

9) 充电控制和监测

10) 冷却系统监测和控制

11) 管理故障信息

其相关功能在PCBa上的分布如下：

CMCe的主要功能包括：

同步测量每块电池的电压并通过CAN发送到BMCe

1) 测量电池模组内温度并通过CAN发送到BMCe

2) 均衡每块电池的电压

3) 过压/欠压报警

CMCe的PCBa结构如下，可以根据不同的电芯模组需求，使用12/36/48通道的CMCe。同时，在模块之间使用了菊花链的结构，具有可靠、高速通信隔离、成本低等特点。

先进的结构和功能的设计保证BMS系统能够满足整车对动力电池性能的严苛要求。每一台ID4和ID6都拥有一颗这样优秀的电脑，指挥车辆在任何工况下都能够发挥出色的性能，并在安全性方面提供最佳的保障。

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