回復(fù):電池管理系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀及其未來發(fā)展趨勢
(四)安全管理和控制
電池自身的安全問題,尤其是鋰離子電池在過充電時(shí)會著火甚至爆炸,因此電池使用的安全問題是國內(nèi)外各大汽車公司和科研機(jī)構(gòu)當(dāng)前所面臨和必須解決的難題,它直接影響電動汽車是否能夠普及應(yīng)用。BMS在安全方面主要側(cè)重于對電池的保護(hù),以及防止高電壓和高電流的泄漏,其所必備的功能有:過電壓和過電流控制、過放電控制、防止溫度過高、在發(fā)生碰撞的情況下關(guān)閉電池。
這些功能可以與電氣控制、熱管理系統(tǒng)相結(jié)合來完成。許多系統(tǒng)都專門增加電池保護(hù)電路和電池保護(hù)芯片。例如文獻(xiàn)[5]中的BMS,其智能電池模塊的電路設(shè)計(jì)還具有單體電池?cái)嘟庸δ?。安全管理系統(tǒng)最重要的是及時(shí)準(zhǔn)確地掌握電池各項(xiàng)狀態(tài)信息,在異常狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號或斷開電路,防止意外事故的發(fā)生。 (五)熱管理
電池在不同的溫度下會有不同的工作性能,如鉛酸電池、鋰離子電池和鎳氫電池的最佳工作溫度為25~40℃。溫度的變化會使電池的SOC、開路電壓、內(nèi)阻和可用能量發(fā)生變化,甚至?xí)绊懙诫姵氐氖褂脡勖囟鹊牟町愐彩且痣姵鼐鈫栴}的原因之一。美國可再生能源國家實(shí)驗(yàn)室的AhmadA.Pesaran指出熱管理系統(tǒng)的主要任務(wù)有:使電池工作在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi);降低各個(gè)電池模塊之間的溫度差異[17]。使用車載空調(diào)器可以實(shí)現(xiàn)對電池溫度的控制,這也是電動汽車常用的溫度控制方法。
(六)數(shù)據(jù)通信
數(shù)據(jù)通信是BMS的重要組成部分之一。在BMS中,目前數(shù)據(jù)通信方式主要采用CAN總線通信方式。在廈門大學(xué)與清華大學(xué)合作開發(fā)的BMS中,其內(nèi)部各模塊之間使用一個(gè)內(nèi)部CAN網(wǎng)絡(luò),在通信與顯示模塊中還有另外一個(gè)CAN通信接口接入到整車CAN通信網(wǎng)絡(luò)中[18]。而在同濟(jì)大學(xué)開發(fā)的一個(gè)試驗(yàn)用于超越二號燃料電池電動汽車上的BMS中,內(nèi)部模塊采用LIN總線通信,與整車的通信則采用CAN總線方式[19]。
在采用智能電池模塊時(shí)可以選擇使用無線通信方式,或者通過電力載波的方式與主控制器通信。這2種通信方式都可以減少BMS的布線,降低電動汽車內(nèi)部的電路復(fù)雜程度,但其可靠性和抗干擾能力不如CAN總線。
另外,每個(gè)BMS基本上都留有與計(jì)算機(jī)的通信接口,便于在計(jì)算機(jī)上對電池?cái)?shù)據(jù)信息進(jìn)行分析。
四、BMS的未來研究方向和發(fā)展趨勢
與電機(jī)、電機(jī)控制技術(shù)、電池技術(shù)相比,BMS還不是很成熟[20]。BMS作為電動汽車最關(guān)鍵的技術(shù)之一,近年來已經(jīng)有很大的提高,很多方面都已經(jīng)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段,但有些部分仍然不夠完善,尤其是在采集數(shù)據(jù)的可靠性、SOC的估算精度和安全管理等方面都有待進(jìn)一步改進(jìn)和提高。
(1)BMS的設(shè)計(jì)主要有如下技術(shù)難點(diǎn):需要采集的數(shù)據(jù)量大,精度要求高;電池狀態(tài)的非線性變化嚴(yán)重制約了SOC的預(yù)測精度;內(nèi)部電路復(fù)雜,安全性差,抗干擾能力要求高。
(2)根據(jù)對BMS的功能要求和目前研究中的問題可知,如何把握電池內(nèi)部狀態(tài)的變化規(guī)律,用更有效的方式和采用更適當(dāng)?shù)乃惴▉碚_估算SOC,減小SOC的估算誤差,仍將是今后研究的重點(diǎn)。
(3)在BMS的安全管理和控制功能模塊設(shè)計(jì)中,如何解決電池自身的安全性問題,例如:實(shí)現(xiàn)電池組均衡充電、避免高電壓和高電流的泄漏、防止對人體造成傷害,尤其是在沖力作用條件下(發(fā)生碰撞時(shí))對電池安全性的控制等,還需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)研究。
(4)目前的很多BMS應(yīng)用某一類型的電池時(shí)效果很理想,但卻難以應(yīng)用到其它類型的電池上。
因此,研究更具有通用性的BMS已經(jīng)成為目前的發(fā)展方向。