BMS专题之BMS的分类与功能 |
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一、什么是BMS1.1 BMS定义1.2 BMS基本功能
二、BMS的分类2.1 按照功能分类2.2 按照拓扑分类2.1.1 集中式2.1.2 模块式2.1.3 主从式2.1.4 分布式
三、BMS的功能3.1 BMS基本功能3.2 典型BMS功能
一、什么是BMS
1.1 BMS定义
好,我们终于进入正题了,首先就是,什么是BMS。 BMS是电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)的缩写 基本上来说两个以上的单体电池组成的供电系统都需要一个BMS 总体来说,BMS其实解决的是两件事,第一件事是安全,保证电池有一个良好的工作环境,而且保证雨露均沾,不让个别电池一直受苦而产生不满,主要是结果比较可怕,要么罢工要么爆炸;其次是高效,让每一个单体电池都发挥自己最大的价值,产生最高的效益。、 二、BMS的分类接着给大家介绍一下BMS的分类,一说到分类,首先要提到的是分类标准,就是按什么来分类,这里我从两个方面给大家介绍一下。 2.1 按照功能分类首先是按功能分类,按照功能,我们从简单到复杂一个一个来说 首先是最简单的,叫做 恒流恒压充电,这个甚至都不能叫做电池管理系统,一些简单的充电器就是这个策略,因为它就是提供一个恒定的电流或者是电压,很多地段的使用铅酸电池的电瓶车用的就是这种设备,但是因为铅酸电池比较皮实,一般也不会发生危险。但是我们通过之前的介绍知道,这个根本无法对电池提供任何保护,不过不搭配其他的控制策略,那么这个相当于就是将电池直接暴露在了一个不受保护的环境中,比较危险。 第二种是叫分流器,这个也比较简单,最简单的形式是跟电池并联一个齐纳二极管,形成一个电压钳位电路,基本上相当于是单纯的监视电压,当电压达到设定的的值的时候,二极管反向击穿,分走大部分的电流,起到保护电池的目的。但是这也存在一些问题,分流器的额定电流是有限的,当电流大于分流器的上限的时候,还是会有电流流过电池所以要么分流器足够大,要么有分流器的BMS需要跟充电器匹配,充电器配合分流器的动作动态调节电压,才可以达到更好的效果。而且好像比较少有给每一节电池并一个分流器的,分流器可能只到电池组这个级别。 第三种是检测器,所谓的检测器,就是仅具备测量功能,可以测量单体电池和整体的电压,电流,温度,预估SOC等等,将他们呈现在屏幕上或者是其他地方, 说完了监测器,紧接着我们就来到了监控器,有什么区别呢?其实就是在监测器上增加了控制的动作,这样就形成了一个闭环,它可以自动工作,根据监测到的数据来执行相应的动作,比如说利用继电器的动作来切断充电器或者负载。可以做到保护电池不过充过放,从而保证电池的安全。但是它的缺点是无法对单体电池之间的电量进行均衡。 接下来我们继续丰富功能,均衡器。 拓扑结构对于BMS来说很重要,因为他会影响到系统的成本,可靠性,安装维护的便捷性以及测量预测的准确性。 2.1.1 集中式首先是第一类,集中式,也叫一体式 集中式呢就是将整个BMS封装在一个装置内,甩出来导线接到导体电池上。 如图所示 但是也会有不足, 首先就是扩展性差,一个产品定型了想要扩展就得重新设计,其次呢就是安全隐患,因为线束过多过长,就会造成一系列的安全隐患问题。 2.1.2 模块式接下来一种是模块式 但是它也有一些缺点, 首先就是需要增加额外的导线,相比于集中式,模块式步进需要跟电池组连接,每个模块之间也需要导线连接。其次呢,就是成本较高,主要的原因是每个模块的功能是一样的,但是并不是所有的功能都会用到,这就造成了浪费,尤其是从属模块,其实用到的功能并不多其实我们看到这里也感觉这种结构不是特别合理,于是就有了改进版。 2.1.3 主从式其实我们看到这里也感觉这种结构不是特别合理,于是就有了改进版。我们把模块按照主从功能不同分开 ![]() 将从模块用不到的功能去掉,这样就能减少一大笔成本 主BMS负责的功能相对较多,有计算,预测,决策,通信等,从单元呢,基本上就是只负责测量。 这样呢,它可以说是继承了大部分模块式结构的优点,同时还减少了扩展的成本。 2.1.4 分布式还有一种拓扑结构,跟我们前边讲的略微不同,叫做分布式 ![]() 在前边的几种拓扑结构中,各种电子设备都不会安装在单体电池上,基本上都是通过甩线过去测量。 但是在分布式系统中,我们的测量单元和其他的电子设备直接安装到和单体电池一体的电路板中,这样的好处是与前边几个相比,BMS与单体电池之间的连线基本上被消灭了。 然后呢跟主从式有点像的是它也会有一个控制器来负责运算,预测,决策等工作。模块之间基于总线进行通讯。在汽车上,我们一般用的就是CAN总线了。 我们的每个单元里边都包含了采集回路,带CAN总线的MCU,可以直接通过总线通讯来收发信息。 它的优势自然是有很多: 首先就是拥有极高的扩展性,可以精细到单体电池的扩展。其次呢就是连接可靠性高,基本上没有什么过长的线缆,电池和测量电路结合紧密,也减小了干扰和误差。安全性也很高。同时也易于维护,哪里坏了的话只需要更换一个很小的单元。但是也会有一些不足: 比如说首先就是成本很高,因为每个单体都增加了一套设备,所以整体算下来成本是很高的。其次就是体积过大,这个也很好理解,每一个电池的每一个单体的旁边都有一套测量系统,会影响整个电池板的体积。现在一些IC也可以做的很小了,这个影响因素会越来越淡。 三、BMS的功能 3.1 BMS基本功能说到BMS的功能,让我们先来根据之前的内容推断一下 这个就是一个BMS的基本功能了。 3.2 典型BMS功能我们来看一看一个真实的通用BMS会包含哪些功能 我们差不多总结了12大功能,那么我们把这些功能分分类,我们发现之前跟我们自己想的功能几乎是相同的。 下一节,我们讲BMS的测试,敬请期待。 参考资料:http://www.hongcesys.com/ |
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