一文看懂電池管理系統(tǒng)BMS

隨著新能源、可穿戴設(shè)備等的發(fā)展，BMS成為熱議的話題，經(jīng)久不衰，這篇文章我們就一起來學(xué)習(xí)一些關(guān)于BMS的知識(shí)。

什么是BMS?

BMS是對(duì)電池進(jìn)行監(jiān)控和管理的系統(tǒng)（Battery Management System），通過對(duì)電池的電壓、電流、溫度、剩余容量（SOC）、放電功率，報(bào)告電池劣化程度（SOH）、電池均衡管理、報(bào)警提醒等參數(shù)采集、計(jì)算進(jìn)而控制電池放電過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的保護(hù)，提升電池綜合性能的管理系統(tǒng)。它還根據(jù)電池的電壓電流及溫度用算法控制最大輸出功率以獲得最大續(xù)航，用算法控制充電機(jī)進(jìn)行最佳電流的充電，它通過通信線與其他控制單元進(jìn)行通信，比如我們手機(jī)或新能源汽車的快充、電量顯示等都與BMS有著密切的關(guān)系。

為什么要有BMS？

既然叫做電池管理系統(tǒng)，BMS的主要工作就是處理和車載電池有關(guān)的任務(wù)。盡管當(dāng)前的電池制造工藝已經(jīng)讓各個(gè)電芯之間的差異化縮小，但是單節(jié)鋰電池之間仍然存在者內(nèi)阻、容量、電壓等差異，所以在實(shí)際應(yīng)用中，電池組內(nèi)部各單體電池容易出現(xiàn)散熱不均或過度充放電等現(xiàn)象。時(shí)間一長，這些處于不良工作狀態(tài)下的電池就很可能提前損壞，電池組的整體壽命也就大大縮短。

不僅如此，電池處于嚴(yán)重過充電狀態(tài)下還存在爆炸的危險(xiǎn)，造成電池組損壞的同時(shí)還對(duì)使用者的人生安全造成威脅。因此，必須為電動(dòng)汽車上的動(dòng)力電池組配備一套具有針對(duì)性的電池管理系統(tǒng)（Battery Management System,BMS），從而對(duì)電池組進(jìn)行有效的監(jiān)控、保護(hù)、能量均衡和故障警報(bào)，進(jìn)而提高整個(gè)動(dòng)力電池組的工作效率和使用壽命。

動(dòng)力電池和非動(dòng)力電池區(qū)別？

提到電池，一般被分為動(dòng)力電池和非動(dòng)力電池，新能源汽車的動(dòng)力來源一般主要是以動(dòng)力電池為主。一般，動(dòng)力電池實(shí)際上就是為交通運(yùn)輸工具提供動(dòng)力來源的一種電源。它與普通電池的主要區(qū)別為動(dòng)力電池相比于普通電池，其放電功率大。它可以在很短的時(shí)間內(nèi)將電池的電放完。動(dòng)力電池一般容量要小于非動(dòng)力電池。

什么是充放電倍率？

一般電池后面的xxC它表示了電池的放電能力，C：用來表示電池充放電電流大小的比率，即倍率。充放電倍率=充放電電流/額定容量，例如1000mAh的電池，1C放電，就是1A放電，那么1個(gè)小時(shí)就可以放完，2C放電，就是2A放電，半個(gè)小時(shí)就可以放完。當(dāng)然不同材質(zhì)的電池，放電能力也是不一樣的。

BMS的主要作用是什么？

BMS系統(tǒng)的主要工作分成兩大任務(wù)——對(duì)電池的檢測和保證電池安全。其中電池檢測實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡單一些，主要是通過傳感器收集電池在使用過程中的參數(shù)信息比如：溫度、每一個(gè)電池單體的電壓、電流，電池組的電壓、電流等。這些數(shù)據(jù)在之后的電池組管理中起到至關(guān)重要的作用，可以說如果沒有這些電池狀態(tài)的數(shù)據(jù)作為支撐，電池的系統(tǒng)管理就無從談起。

如果我們把對(duì)電池的檢測流程，看成對(duì)電池“體檢”的話，那么這種“體檢”是在線的、持續(xù)的、不間斷的。過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時(shí)，可及時(shí)查詢對(duì)應(yīng)電池狀況，并挑選出有問題的電池，從而保持整組電池運(yùn)行的可靠性和高效性。當(dāng)電池的“體檢”結(jié)束之后，會(huì)進(jìn)入分析、診斷、計(jì)算的階段，之后生成“體檢報(bào)告”，這個(gè)過程可以理解為電池的狀態(tài)評(píng)估。

一般BMS管理系統(tǒng)是什么樣的？

在一些系統(tǒng)中對(duì)成本的要求比較高，比如手扶電動(dòng)兩輪車，在這個(gè)系統(tǒng)中BMS電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)也相對(duì)簡單一些，僅由一顆專用的管理芯片即可實(shí)現(xiàn)電池管理，當(dāng)然這個(gè)管理是純硬件的，沒有加入軟件，實(shí)現(xiàn)一些基本的功能：正常充放電、過充過放、溫度保護(hù)、平衡等。

在復(fù)雜的管理系統(tǒng)中，從系統(tǒng)層次來進(jìn)行架構(gòu)管理，會(huì)引入一些控制單元（如單片機(jī)）做一些控制算法，它不僅包含硬件，還包含底層軟件、應(yīng)用層軟件等。

上面我們簡單對(duì)BMS一些問題進(jìn)行了了解，作為一名有思想的電子工程師，學(xué)會(huì)BMS(電池管理系統(tǒng))還是非常有必要的，在未來 你已來，還等什么，趕緊行動(dòng)起來吧！

白紀(jì)龍老師從事電子行業(yè)已經(jīng)有15個(gè)年頭，到目前為止已開發(fā)過的產(chǎn)品超上百款，目前大部分都已經(jīng)量產(chǎn)上市，從2018年開始花了5年的時(shí)間，潛心錄制了上千集的實(shí)戰(zhàn)級(jí)電子工程師系列課程，該課程從元器件到核心模塊到完整產(chǎn)品

老白的初心是“愿天下工程師 不走彎路”

其中，

就有詳細(xì)講解BMS鋰離子電磁管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課程

在我們的BMS電池管理系統(tǒng)特訓(xùn)班中，會(huì)以TWS耳機(jī)充電倉完成整個(gè)BMS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該TWS耳機(jī)充電倉項(xiàng)目，我們是從原理圖設(shè)計(jì)開始，到PCB layout到制板以及最終的整個(gè)焊接調(diào)試全過程的直播演示。除此之外，我們對(duì)鋰離子電池的工作機(jī)制,關(guān)鍵參數(shù),形態(tài),類型以及在不同產(chǎn)品中如何完成BMS鋰離子電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也會(huì)做詳細(xì)的說明45天BMS鋰離子電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)特訓(xùn)班知識(shí)點(diǎn)

1. 鋰離子電池的工作機(jī)制，關(guān)鍵參數(shù)，形態(tài)，類型

2. 水電費(fèi)單電芯-->電池模組-->電池 PACK 包核心異同

3. 單電芯-->電池模組-->電池PACK包核心異同

4. 電池容量以及存儲(chǔ)能量分析

5. 電池的充放電速率分析(如5C的放電速率)

6. 電池的不同配置xSxP,多少串多少并實(shí)現(xiàn)不同電壓和不通電流輸出

7. Type C接口標(biāo)準(zhǔn)以及接口電路設(shè)計(jì)

8. 雙向充放電系統(tǒng)設(shè)計(jì)(Strong DRP模式)

9. 充放電管理系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

10. 鋰離子電池保護(hù)電路設(shè)計(jì)

11. 學(xué)會(huì)BMS鋰離子電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心設(shè)計(jì)思維

12. IPC標(biāo)準(zhǔn)介紹

13. DFM,DFA,DFS 等介紹

14. 如何高校地進(jìn)行PCB的布局和走線

15. 學(xué)會(huì)手工焊接以及對(duì)應(yīng)的焊接工具的使用

16. 學(xué)會(huì)硬件的調(diào)試

17. 初步了解多節(jié)鋰離子電池的BMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)

18. 學(xué)會(huì)在不同產(chǎn)品中如何完成BMS鋰離子電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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