新能源汽车电池管理器BMS对电芯的均衡管理形式有哪些?

BMS对电芯的均衡管理通常分为:集中式均衡和分布式均衡,如果从均衡工作方式来分,可分为主动均衡和被动均衡。

新能源汽车电池管理器BMS对电芯的均衡管理形式有哪些?-有驾

集中式均衡指的是整个动力电池包的电压采集线、温度采集只有一套BMS电池管理器进行管理,所以电池组内所有的电池单体公用一个电池管理器当然集中式均衡就是动力电池的所有电池单体共用一个均衡器来进行均衡控制。

集中式电池管理器优点:通信简单直接,均衡速度快。但是其缺点就是单体电池与电池管理器之间线束布置较复杂,信息采集线路容易出现故障,所以不适合单体数量较多的电池系统。

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如比亚迪e6B所采用的有两种电池管理器,一种是集中式电池管理系统,另外一种为分布式电池管理系统。

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分布式均衡指的是分为主控制器和从动控制板,简称主BMS和从动板。为了便于区分系统将主BMS称为“BMU”,从动板称为信息采集器“BIC”,分布式均衡就是一个或者若干个单体电池专用一个均衡器。

分布式电池管理系统优缺点:能够解决集中式电池管理系统的缺点,减少线束接插件的故障。缺点就是制造成本高。

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如上图所示,在动力电池组内部有13个模组所组成,一共5个BIC信息采集器。13个模组分别为:1号至6号模组中单个模组为10串,7号模组为12串,8号至13号模组中单个模组为8串。一共为120串,假设单体电池的额定电压为3.6V,所以动力电池的标称电压为430V.其中信息采集器BIC1所采集的的模组为1/2/3号模组的电压,温度等。BIC2采集的模组为4/5/6号模组的信息,BIC3采集模组7/8/9号模组的信息,BIC4采集模组10/11/12号模组的信息,BIC5只采集13号模组的信息。所采集到单个模组的信息通过级联转换模块进行计算后通过电池管理器的子网络以报文形势发送给主BMS(BMU)。

如果从均衡工作方式分为主动均衡和被动均衡,主动均衡就是进行电池单体之间的能量转移,将能量高的单体电池中的能量转移给能量低的单体上,从而达到能量均衡目的。所以主动均衡又称为“非耗散型均衡”。

主动均衡优缺点:主动均衡均衡效率高,能量转移而不是被消耗。但是结构复杂,制造成本较高。如图所示主动均衡之转移电能型变压器方式控制框架图。

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如上图,并联连接到整个电池的线圈为一次测线圈输送一次测电压,并联连接到各单体电池的线圈为二次侧线圈,把电压高的电池电能转移到一次侧线圈(将直流电转换成脉冲直流电)后将二次侧的交流电压通过整流桥转变为直流电向电压低的单体电池进行补充电压,达到了均衡的目的。这种均衡方式效率较高,但是缺点制造成本高的同时,内部电路设计较为复杂,体积较大。这种均衡方式为能量转移变压器形式,主动均衡还有另外一种均衡方式就是转移能量电容方式的一种均衡方法。

转移电能电容器均衡方式,这一种方式是指电容器相对于各单体电池进行并联连接,通过切换电路可以使电容器与相邻电池连接,电能从电压高的电池转移到电压低的电池,实现均衡方式,但是这种电能转移方式存在电池范围受限的缺点。

此外,单体电池本身发生故障,产生电压差时,需要立刻进行处理,确保安全。如图所示,主动均衡—转移电能型电容器方式。

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如上图,主动均衡之转移电能型电容器方式,但是这种方法的缺点也很明显,一方面要解决大功率电子器件的驱动问题;另外一方面还要考虑如何进行定时调控,过程很复杂,并且对BMS管理系统要求也会十分严格,有极大的几率会发生浪涌电流(浪涌电流指电源接通瞬间,流入电源设备的峰值电流),所以这种均衡方法不能用在分箱的动力电池组上,只能用于电池组安放在比较集中均衡的车辆上。还有另外一个缺点就是电池在均衡期间不能测量单体电池电压。

被动均衡又称为“耗散型均衡”,利用并联电阻等方式将能量高的单体中的能量消耗到与其他单体电池均衡的状态,就是通过放电均衡的办法让电池组内的电池电压趋于一致。这种均衡方式制造成本低,容易实现,但是能量浪费。

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如果从电池均衡工作状态模式来分类,分为放电均衡、充电均衡、能量搬移式均衡及耗散型均衡,其中我们我已经了解了能量搬移式均衡和耗散型均衡,不在进行描述。

放电均衡就是指将能量高的电池进行放电,使得所有单体电池向低的看齐。所谓充电时均衡就是利用辅助电源对低能量的电池进行充电,向高的看齐。

目前,大多数电池供应商和主机厂所利用放电式均衡并且结合充电器来实现均衡效果,

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