动力电池BMS方案开发

    电池管理系统（BMS）对电池SOH的管理。什么是SOH？SOH（Stateofhealth），意指电池的健康状况，和SOC同为动力电池的关键状态参数。电池在使用过程中会不断老化，当健康状况劣化至一定程度时，便不再满足电动车的使用要求，因此需对电池的SOH进行监控。与SOC的估计相比，SOH的预测更为复杂，一般需借助于各类滤波算法实现。在当前工程实际中，电池的SOH的考量因素主要有电池容量和内阻两个指标。那么动力电池包SOH的影响因素有哪些呢？影响动力电池包SOH的因素可以从两个角度来看：一是在电池单体层级；二是单体电池成组的影响。 BMS系统保护板能够延长电池的使用寿命。动力电池BMS方案开发

    造成锂电池活性物质不可逆消耗的主要因素有：1）正极材料的溶解：正极材料的溶解造成正极活性物质减少，溶解的正极材料游离到负极时会造成负极界面膜的不稳定，被破坏的界面膜再形成时会消耗锂离子，造成锂离子的减少。2）正极材料的相变化：锂离子在电极间正常脱嵌时，总会伴随着宿主结构摩尔体积的变化，结构不可逆转变，影响颗粒与电极间的电化学接触，造成容量衰减。3）电解液的分解：在锂离子电池充电过程中，电解液对含碳电极具有不稳定性，因此会发生还原反应。电解液还原消耗了电解质及其溶剂，对电池容量及循环寿命产生不良影响。4）过充电：电池在过充电时，不仅会造成负极形成锂沉淀、电解液氧化和正极氧的损失，消耗活性物质导致容量不可逆损失，还会有安全隐患。5）界面膜的形成：界面膜（SEI膜）的形成会消耗锂离子，一般发生在起初的几次充放电时。6）集流体的腐烛：锂离子电池中的集流体材料常用铝和铜，两者的腐蚀会在表面形成膜，电池内阻增大，放电效率下降，继而造成电池寿命衰减。 什么是BMS电池管理系统设计储能BMS主动均衡和被动均衡的区别主要有能量的方式、启动均衡条件、均衡电流、成本等。

    锂电池(可充型)之所以需要保护，是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC等电流器件协同完成，保护板是由电子电路组成，在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，及时控制电流回路的通断；PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。保护板通常包括控制IC、MOS开关及辅助器件NTC、ID、存储器等。其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电路沟通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻控制MOS开关关断，保护电芯的安全。NTC是Negativetemperaturecoefficient的缩写，意即负温度系数，在环境温度升高时，其阻值降低，使用电设备或充电设备及时反应、控制内部中断而停止充放电。ID是Identification的缩写，即身份识别的意思它分为两种：一是存储器，常为单线接口存储器，存储电池种类、生产日期等信息；二是识别电阻。两者可起到产品的可追溯和应用的限制。

    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。导通开关管的D、S间内阻很小（数十毫欧姆），相当于开关闭合；当G极电压小于0.7V时，开关管截止，截止的开关管的D、S极间的内阻很大（几兆欧姆），相当于开关断开。电池包充电时，当锂动力电池包通过充电器正常充电时，随着充电时间的增加，电芯两端的电压将逐渐升高，当电芯电压升高到4.4V（通常称为过充保护电压）时，控制IC将判断电芯已处于过充电状态，控制IC将使Q2截止，此时电芯的B一极与保护电路的P-端之间处于断开状态并保持，即电芯的充电回路被切断，停止充电。通过温度传感器实时监测电池的温度，当温度过高或过低时，BMS系统保护板会采取相应的措施。

    BMS是锂离子电池组的"大脑"，对电芯(组)进行统一的监控、指挥及协调。从构成上看，电池管理系统包括电池管理芯片(BMIC)、模拟前端(AFE)、嵌入式微处理器，以及嵌入式软件等部分。BMS根据实时采集的电芯状态数据，通过特定算法来实现电池组的电压保护、温度保护、短路保护、过流保护、绝缘保护等功能，并实现电芯间的电压平衡管理和对外数据通讯。电池管理芯片(BMIC)是电源管理芯片的重要细分领域，包括充电管理芯片、电池计量芯片和电池安全芯片。充电管理芯片可将外部电源转换为适合电芯的充电电压和电流，并在充电过程中实时监测电芯的充电状态，调整控制充电电压、电流，确保对电芯进行安全、高效的充电。根据锂电池的特性，充电管理芯片自动进行预充、恒流充电、恒压充电，有效控制充电各个阶段的充电状态。 BMS还需要根据采集到电池的相关信息。特种车辆BMS

BMS电池保护板也可以按照电芯材料来区分。动力电池BMS方案开发

    主动均衡技术主动均衡又称非能量耗散式均衡，其原理在充电和放电循环期间，是将能量高的电芯内的能量转移到能量低的电芯中去，使得电池PACK内的电荷得到重新分配，从而缩短充电时间，延长放电使用时间。在适用场景上，主动均衡更加适用于大容量、高串数的锂电池组应用。BMS被动均衡技术先于主动均衡在电动市场中应用，技术也较为成熟些。主动均衡则较为复杂，变压器方案的设计以及开关矩阵的设计无疑会使成本增加明显。但主动均衡相比采用能量传递分配的原则，因而能量利用率相比被动均衡更高。在实际应用中，主动均衡技术也被普遍认为更为高效和合理。例如，科列自主研发的双向DC-DC主动均衡芯片，它采用了先进的智能算法，能够快速有效地补偿电池组产生的差异，确保电池一致性，延长电池组的使用寿命和平均无故障时间。 动力电池BMS方案开发

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