一文讀懂電池管理系統(tǒng)的概念、應(yīng)用及功能

綜合各國的電動(dòng)汽車研究情況，可以發(fā)現(xiàn)共同存在的一個(gè)現(xiàn)象，即電池是整個(gè)電動(dòng)汽車研究中出問題最多的部件。在電池生產(chǎn)的過程中，電池必須要經(jīng)過化成檢測工序，即在電池生產(chǎn)過程中需要對(duì)電池進(jìn)行多次充放電才能完成整個(gè)電池的生產(chǎn)。

所以化成控制系統(tǒng)的性能直接影響著鋰電池的技術(shù)狀態(tài)、使用壽命，并決定著放電時(shí)對(duì)電網(wǎng)的污染程度。為了滿足電動(dòng)汽車的實(shí)際運(yùn)行需求，電池管理系統(tǒng)在功能、可靠性、實(shí)用性、安全性等方面都做出了重要努力。

電池管理系統(tǒng)簡介：

電池管理系統(tǒng)（Battery Management System，BMS），電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)（BMS）是連接車載動(dòng)力電池和電動(dòng)汽車的重要紐帶，其主要功能包括：電池物理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測;電池狀態(tài)估計(jì);在線診斷與預(yù)警;充、放電與預(yù)充控制;均衡管理和熱管理等。

電池管理系統(tǒng)的應(yīng)用：

電池管理系統(tǒng)（Battery Management System，BMS）的主要任務(wù)是保證電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)性能：

1）安全性，保護(hù)電池單體或電池組免受損壞，防止出現(xiàn)安全事故；

2）耐久性，使電池工作在可靠的安全區(qū)域內(nèi)，延長電池的使用壽命；

3）動(dòng)力性，維持電池工作在滿足車輛要求的狀態(tài)下。

動(dòng)力電池的基本概念：

（1）電池容量

池容量是蓄電池的一個(gè)重要性能參數(shù)，它表示在一定放電率、溫度、終止電壓等的條件下，電池放出的電量。

電池容量用 C表示，其單位用安時(shí)（Ah）、毫安時(shí)（mAh）表示。

（2）充電速率和放電速率

此概念利用電池額定容量和充電時(shí)間（放電時(shí)間）的比值來表示，可以比較不同電池的充放電速度。

（3）電池的過充

電池的過充即是對(duì)電池進(jìn)行了過度的充電，過充會(huì)給電池造成一定的損害。當(dāng)快接近充電結(jié)束的過程時(shí)，即電池電量快滿的時(shí)候，只能用小電流對(duì)電池進(jìn)行低速率充電。因?yàn)橹挥行‰娏鞒潆娝a(chǎn)生的極化現(xiàn)象較輕，在電池內(nèi)部積聚的氣體較少，而且給電池散熱的時(shí)間充足。

（4）充電終止電壓/放電終止電壓

當(dāng)蓄電池充滿電時(shí)，表示電池極板上的活性物質(zhì)已經(jīng)達(dá)到飽和狀態(tài)，所以在這個(gè)時(shí)候即使繼續(xù)對(duì)蓄電池充電，蓄電池的電壓再也不會(huì)升高，此時(shí)蓄電池的電壓稱為充電終止電壓。類似地，放電終止電壓就是放電時(shí)候能達(dá)到的最低電壓。

（5）電池的內(nèi)阻

蓄電池兩端測得的阻值稱為蓄電池的內(nèi)阻。

（6）電池的生命周期及老化

電池的整個(gè)生命周期會(huì)經(jīng)歷以下三個(gè)階段：在剛開始使用階段時(shí)，容量會(huì)增大5%~10%；接下來的階段，容量保持不變；最后一個(gè)階段，電池容量開始慢慢減少。這段容量減少的階段就是電池的老化階段。一般來說，當(dāng)電池容量降到額定容量的 80%時(shí)，則認(rèn)為電池壽命結(jié)束。

圖1 車用BMS軟硬件基本框架