BMS电池管理系统综述资料

储能电池组管理技术综述及要点分析报告人：张金龙燕山大学电气工程学院电气工程及其自动化系内容提要课题研究背景电池管理系统(BMS)综述BMS工程前沿BMS的发展前景课题研究背景EV动力电源新能源发电储能TeslaRoadster课题研究背景智能电网储能课题研究背景BMS在蓄电池储能系统中成本占仍比较高，价格较为昂贵。BMS的价格与电池组中的单体数量正相关，其成本约占电池组总成本的30%。电池组成本BMS成本课题研究背景TeslaModelS底盘整个电池组的全景图一共有7104节18650锂电池课题研究背景TeslaModelS底盘电池组课题研究背景TeslaModelS底盘电池组课题研究背景方形电池组（串并组合为整个电池箱）国内EV较多采用的结构常见的指标参数:额定电压...V容量...Ah,...mAh充放电倍率0.1C,1C..尺寸18650,2770120课题研究背景除圆柱电芯、棱柱电芯外，还有软包(聚合物)电芯课题研究背景BMS发展现状国外在BMS方面的研究成果相对显著，主要是以集成化芯片化为特点。典型产品有美国LinearTechnology公司产的LTC/LTM系列电池管理芯片，美国TI公司推出的bq系列电池管理芯片以及美国O2Micro公司开发的OZ890电池管理芯片等，其主要特点为体积小，集成度高，具有较强的针对性。BMS专用芯片主要优势在于多单体高精度信号采集，以及单体均衡、故障报警等功能的集成，但通用性差，一般只能应用于特定类型的电池组。课题研究背景BMS发展现状课题研究背景科研方面主要是清华大学、同济大学、北京交通大学及北京理工大学等几所高校取得成果较多。产品开发方面，天津的中国汽车技术研究中心以及力神电池也在合作开发BMS。惠州亿能(专做BMS)、哈尔滨光宇、BYD、中航锂电，中科院，德国BOSCH公司，日本TDK集团也正在着手组建BMS研究中心。近两年BMS企业如雨后春笋，遍地开花。国内BMS发展课题研究背景BMS技术难点：多单体高精度电信号采集，抗干扰设计。电池工作特性呈高度非线性，荷电状态(SOC,StateofCharge)及健康状态(SOH,StateofHealth)难以准确估计。电池组中大量单体存在不一致性，均衡控制较复杂，电池组容量利用率较低。BMS通用性不强，很大程度上受到电池类型以及连接方式的限制。BMS综述BMS技术结构BMS技术结构电池组状态检测电池组优化控制电池组信息处理外特性检测viTSOC估算SOH估算电池组均衡控制电池组充放电控制热管理及温度控制历史信息存储显示BMS内部信息互通BMS与外部信息交互BMS综述分布式BMS工程结构BMS综述不合理充放电会给电池带来损害，造成过充过放，降低电池循环寿命。1.蓄电池充放电管理充放电管理充电管理放电管理截止电压，剩余容量，放电倍率，温度等因素的综合处理恒流充电恒压充电恒压限流充电脉冲充电三段式充电BMS综述00.511.522.533.5x1040246时间(s)充电电流(A)00.511.522.533.5x1041112131415时间(s)电池端电压(V)恒流段恒压限流段浮充段1.蓄电池充放电管理美国J.A.MAS在1967年提出铅酸电池可接受的充电电流曲线。称为：马斯曲线该曲线对锂电池也具有一定适用性。三段式充电波形图BMS综述2.蓄电池荷电状态(SOC)估计SOC广义描述：电池当前可用的剩余容量与电池实际可放出总容量的比值。（%）SOC估算技术难点：A电池内部电化学过程复杂；B电池工作特性呈非线性，且受多因素影响；C建立准确的电池模型困难；D单体间的不一致性处理较复杂。BMS综述2.蓄电池荷电状态(SOC)估计SOC估算方法模型法智能算法其他方法安时模型等效电路模型电化学模型卡尔曼滤波类数据驱动类算法递推最小二乘实验测试法阻抗谱分析法动力学解析法BMS综述3.蓄电池健康状态(SOH)估计电池会逐渐老化，其部分容量也会永久性失去。SOH是描述蓄电池老化程度的一项重要特征，它在数值上等于当前电池在充满状态下所能放出的电量与新电池额定容量的比值。%100)()(minmaxnewQagedQSOHalno受多因素影响；长期的过程；工作量及估算难度均高于SOC。BMS综述3.蓄电池健康状态(SOH)估计SOH估算方法特征法模型法数据驱动法内阻分析法交流阻抗谱分析法微分分析法老化机理模型概率模型工程统计模型自回归模型法神经网络法支持向量机模糊BMS综述4.蓄电池组均衡控制电池包中串联的单体，即使是新电池，其性能也存在差异，随充放电的循环，单体差异会越来越大，导致电池组容量利用率低，最终发生“水桶效应”。即由于个别单体失效而导致整个电池组无法正常工作。BMS综述4.蓄电池组均衡控制串联电池组均衡方法旁路电阻均衡投切电容均衡PWM可控双向分流均衡同轴多副边变压器均衡Buck-boost均衡简单易行耗散型能耗大非耗散式严防电容短路电感储能开关器件较多均衡效果较理想实现复杂存在能耗结构简单控制相对复杂单体1单体2单体3单体n单体1单体2单体3C1C2S1S2S3单体2单体1单体3单体2单体1单体3DCAB单体2单体1单体3Q1L1L2L3Q2Q3QrCrLrBMS综述上位机主界面主要功能：状态实时显示；参数调整；历史数据记录；主回路控制；故障、报警等。5.上位机上位机监控平台参数设置子界面5.上位机上位机监控平台历史数据记录及模型选择子界面5.上位机BMS的发展前景BMS前景广阔，以下几方面是侧重点：提高BMS的通用性。提高BMS集成度。提高电池SOC的估算精度。实现更高的均衡效率和精度。应该提高均衡系统的电流等级。谢谢