特种车辆BMS电池管理系统云平台设计

    BMS硬件保护板的主要功能包括几个方面：一，电池监控系统能够实时监测电池的关键参数，包括电压、电流和温度；第二，提供过压和欠压保护，有效防止电池在充电或放电过程中超出安全电压范围；第三，支持过流保护以防止电池在充电或放电过程中产生超过额定值的电流；第四，持续监测电池温度，及时阻止过热现象的发生；第五，在充电阶段通过平衡电池单体电压，以提高整体电池的使用寿命。BMS软件保护板的主要功能则包括以下方面：一，通过嵌入式算法实现电池状态的估计和控制，以确保良好性能；第二，支持与其他系统进行数据交换，例如与电动车系统之间的信息传递；第三，允许用户通过网络远程监测电池的实时状态，提高监管的便捷性；第四，积极收集、存储电池运行数据，并提供有效的分析工具，以便用户更好地了解电池性能并作出相应决策。 BMS+EMS一体化集控单元的出现，揭示了储能管理系统从单纯的关注电池管理扩展到了整个能源系统的管理。特种车辆BMS电池管理系统云平台设计

充电管理芯片根据工作模式可分为开关模式、线性模式和开关电容模式。开关模式效率高，适用于大电流应用，且应用较灵活，可根据需要设计为降压、升压或升降压架构，常用的快充方案通常都是开关模式。线性模式适用于小功率便携电子产品，对充电电流、效率要求不高，通常不高于1A, 但对体积、成本则有较高要求。开关电容模式可以做到高达97%以上的效率，但由于架构的原因，其输出电压与输入电压通常成一个固定的比例关系，实际应用中通常与开关型充电管理芯片配合使用。移动储能BMS工厂电池包一般是由电池模组、热管理系统、电池管理系统(BMS)、电气系统及结构件组成。

    入局BMS制造的厂商有几类：一类是动力电池BMS中具主导能力的终端用户-车厂，事实上国外BMS制造实力较强的也就是车厂，如通用、特斯拉等；国内有比亚迪、华霆动力等。第二类是电池厂，包含电芯厂商与做pack的厂商，如三星、宁德时代、欣旺达、德赛电池、拓邦股份、等；第三类专业的BMS制造商，此类厂商有多年的电力电子技术积累，有高校背景或相关企业背景的研发团队，如亿能电子、杭州高特电子、协能科技、等企业。目前看来储能电池的终端用户没有加入BMS研发与制造的需求与具体行动，可以认为储能电池BMS行业缺乏一个占据了重要优势的参与者，给电池厂以及专注做储能BMS的厂商留下了巨大的发展空间。储能市场一旦确立，将给予电池厂与专业BMS生产厂商以非常大的发挥空间。在未来专业电动汽车的BMS生产厂商也极有可能成为大规模储能项目使用的BMS供应商的重要组成部分。现阶段，各个储能系统供应商提供的BMS缺乏统一标准。不同厂家对BMS的设计、定义都不同，而且根据各家适配电池的不同，采用的SOX算法、均衡技术、上传的通信数据内容可能也各不相同。在BMS的实际应用中，这样的差异会增加应用成本，不利于产业发展。因此，以后BMS的标准化、模块化也将是一个重要的发展方向。

随着两轮电动车市场扩大，一系列管理问题也逐步凸显：换电需求上升：新国标的实施与碳中和的方针增长了我国电动车共享换电的需求通信基站、铁路等贵重电池的防盗需求也亚待解决。企业运营低效：电池厂商与换电运营商等企业缺少对电池的监控，无法掌握电池应用数据，难以减少故障电池召回、电池防盗、电池起火等运营问题。充电事故频发：全国每年因充电引起的火灾达300多起，火灾造成的死亡率接近50%，引起ZF高度重视。ZF监管困难：ZF急需推动新国标等政策下的电池、车辆行业规范发展，以降低监管难度并减少充电事故。充电管理是电动车BMS的重要环节,主要包括充电方式选择、充电状态监测和充电控制等功能。

    开路电压法估算电池SOC；铅酸蓄电池的SOC与其开路电压(OCV)之间存在近似线性关系，基于电池OCV的方法是，当电池与负载断开时间超过两小时时，电池的OCV与SOC成正比。然而，如此长的断开时间对于电池来说可能太长而无法实现。与铅酸电池不同，锂离子电池的OCV与SOC之间不存在线性关系。锂离子电池SOC与OCV之间的典型关系如图所示。OCV与SOC的关系是通过对锂离子电池施加脉冲负载，然后让电池达到平衡而确定的。所有电池的OCV与SOC之间的关系不可能完全相同。由于不同电池的传统OCV-SOC有所不同，因此需要测量OCV-SOC的关系，以准确估算SOC。 在电动自行车行业中，BMS主要指电动自行车电池保护板，而且主要指的是锂电池电池保护板。储能BMS云平台

锂电池BMS保护板的过充保护:场效应管Q1、Q2可等效为两只开关，当Q1或Q2的G极电压大于1V时，开关管导通。特种车辆BMS电池管理系统云平台设计

锂电池过充过放的本质：充电时，锂离子从正极板脱嵌，通过电解液嵌入到负极板上；放电时，锂离子从负极板上脱嵌，并经由电解液嵌入到正极板上；锂离子电池的充放电过程是锂离子在极板上的嵌入和脱嵌过程。充电时，随着锂离子的脱嵌，正极材料体积会发生一定量的收缩；放电时，随着锂离子的嵌入，正极材料体积会发生一定量的膨胀。过充时，正极晶格会产生崩塌，锂离子在负极会形成锂枝晶从而刺破隔膜，造成电池的损坏。过放时，正极材料活性变差，阻止锂离子的嵌入，电池容量急剧下降。如果发生正极材料体积过度膨胀，也会破坏电池的物理结构，造成电池的损坏。特种车辆BMS电池管理系统云平台设计