一文讲明BMS(电池管理系统)

2024-03-16

BMS是Battery Management System的缩写,中文意义为电池管理系统。顾名思义,BMS就是一个用来管理电池的系统。

BMS可比作电池组的保姆,BMS的主要功能:

1.实时测量电池的电压,估算电池剩余容量;

2.控制充电和放电;

3.异常(过充、过放、过温等)报警与保护;

4.均衡控制;

BMS用途非常广,现代人生活已经和BMS形影不离了。可以说存在可充电电池的地方就存在BMS。比如我们的手机里,充电宝里或者是小电驴里都有BMS。

比如我们使用的手机,手机会实时显示所剩电量,快没电时,还会提醒你赶紧充电;充电完成后,会自动停止充电,即使充电器一直插着。这些功能都是手机里的BMS完成的。像iphone,当机身温度过高时,还会自动关机,这种功能也是BMS的一种功能,目的是保护电池,避免过温发生安全事故。

像刚才所讲手机,充电宝,小电驴等,电池容量比较小,因此BMS本身功能也比较简单。

在电池容量比较大系统中,BMS就相对复杂了。比如新能源电动车。处于功能的需要,新能源电动车容量一般都做到几十度电。电池组是由多个电池单体,通过串并联方式组成的。

比如 Tesla Model S的电池组是有7200节3.6V的18650电池串并联组成的。容量85度电,重量达500公斤。

以下解释几个问题:

1.什么是过充

一节电芯的满电电压是3.7V,在充电的时候可能把它充到4V或者4.1V,饱和电压;如果电压超过这个数值,就是俗称的”过充”,如果电池长时间的处于这样的状态,就有可能燃烧或者爆炸,或者非常剧烈地影响寿命。

2.什么是过放

电池组在使用时,不断地耗费电池的电量,放到电池上来说就是每一节电芯都在持续不断地放电,这个时候电压就会降低。如果电压持续地降低直到3V以下,俗称的”过放”。如果电池长时间的处于这样的状态,对电池寿命影响会非常大,或者直接造成永久损坏。

3.什么是均衡

在一个电池组里,只要一节电芯过充或者过放,为保护电芯,整个电池组就应该停止放电或充电。现在面临的挑战就是如何让一个电池组中所有电芯的电压保持基本持平,避免因单个电芯过充或过放导致的整个电池组使用效率的下降。

在串联情况下,我们为所有电芯的定下充电的总电压,假定是16.8V的话,一节电芯的电压就是4.2V。但是由于电芯特性的差异(这种差异会随着使用时间的增加而增加)存在,会导致各节电池的电压各不相同,有可能造成四节电芯的电压分别是3.6V、4.5V、4.8V、3.9V,虽然整体电压充电到了16.8V,但4.5V和4.8V的电压已经处于过充状况。

这时,就需要BMS的均衡功能就派上了用场。在一个串联电池组电池电压不均的情况下,BMS会通过放电的方式,降低高电压电芯的电压,使得组内电芯电压保持持平。这种持平,可以使得电池组在充电时,能充的电量最多(不会因为一个电芯过充而停止充电);在放电时,能放的更彻底(不会因为一个电芯过放而停止放电)。

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