中工巨能

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車用蓄電池系統(tǒng)是指一個或一個以上蓄電池包及相應(yīng)附件(管理系統(tǒng)、高壓電路、低壓電路、熱管理設(shè)備以及機(jī)械總成等)構(gòu)成的能量存儲裝置。眾所周知,動力鋰離子電池的高能量密度特性使其成為新能源車輛的主要動力源,但由于生產(chǎn)工藝、使用環(huán)境的差異導(dǎo)致電池組的不一致性在使用過程中逐漸擴(kuò)大,可能出現(xiàn)過充、過放和局部過熱的危險,所以保證車用蓄電池系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效使用非常重要。

電池管理系統(tǒng)(BMS)簡介

電池管理系統(tǒng)俗稱之為電池保姆或電池管家,簡稱為BMS,是Battery Management System 的縮寫。顧名思義電池管理系統(tǒng)是用來管理電池的,以便電池能夠維持更好的狀態(tài),穩(wěn)定工作。該系統(tǒng)主要就是為了智能化管理及維護(hù)各個電池單元,防止電池出現(xiàn)過充電和過放電,延長電池的使用壽命,監(jiān)控電池的狀態(tài)。電池管理系統(tǒng)包括主控單元、采集單元、均衡單元、安全檢測、顯示單元,各單元之間通過CAN總線進(jìn)行通訊。

電池管理系統(tǒng)主要有三個功能:

1.實(shí)時監(jiān)測電池狀態(tài),通過監(jiān)測電池的外特性參數(shù)如電壓、電流、溫度等),采用適當(dāng)?shù)乃惴?實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)部狀態(tài)(如容量和SOC等)的估算和監(jiān)控,這是電池管理系統(tǒng)有效運(yùn)行的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

2.在正確獲取電池的狀態(tài)后進(jìn)行熱管理、電池均衡管理、充放電管理、故障報警等。

3.建立通信總線,向顯示系統(tǒng)、整車控制器和充電機(jī)等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

電池管理系統(tǒng)(BMS)在車用蓄電池系統(tǒng)上的應(yīng)用

隨著國家對新能源汽車的不斷推廣,整車廠對電池管理系統(tǒng)的需求不斷增加。在車用蓄電池系統(tǒng)上,電池管理系統(tǒng)通過通訊接口與整車控制器、電機(jī)控制器、能量管理系統(tǒng)、車載顯示系統(tǒng)等進(jìn)行通訊。

整個工作過程大致為:首先利用數(shù)據(jù)采集模塊采取電池的電流、電壓和溫度等數(shù)據(jù)→然后將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給主控模塊→主控模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理后,發(fā)出對應(yīng)的程序控制和變更指令→最后對應(yīng)的模塊做出處理措施,對電池系統(tǒng)或電池進(jìn)行調(diào)控,同時將實(shí)時數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示單元模塊。

隨著電池管理系統(tǒng)在蓄電池系統(tǒng)上應(yīng)用的優(yōu)勢,越來越多的廠商加入到這個市場當(dāng)中來,目前專業(yè)設(shè)計(jì)制造電池管理系統(tǒng)的企業(yè)主要有:中工巨能、科列、比亞迪、鉅威、妙益、高特等。電池管理系統(tǒng)示意圖如下:

深圳市中工巨能電池管理系統(tǒng)介紹

深圳市中工巨能科技有限公司是一家新能源環(huán)保領(lǐng)域集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的科技公司,以持續(xù)創(chuàng)新為驅(qū)動力,致力于“讓電動車跑的更遠(yuǎn)更安心,讓更多人安全方便高效的使用優(yōu)質(zhì)能源”,提供產(chǎn)品與技術(shù)解決方案。公司于2016年度通過ISO-9001和TS16949質(zhì)量體系認(rèn)證,是深圳市軟件協(xié)會認(rèn)定的雙軟企業(yè),目前已申報了20多項(xiàng)專利和8項(xiàng)軟件著作權(quán)。

經(jīng)過多年技術(shù)研發(fā),中工巨能開發(fā)出一系列電池管理系統(tǒng),應(yīng)用在儲能、電動汽車上面,且已在多款產(chǎn)品上進(jìn)行使用,相比于市場上其它同類產(chǎn)品,中工巨能BMS具有下列優(yōu)勢:

(1)獨(dú)立監(jiān)控的雙系統(tǒng)運(yùn)行,有效地解決了系統(tǒng)死機(jī),極大程度地提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

(2)高效大電流雙向主動均衡,高達(dá)10A的有效均衡,讓電芯性能更一致,有效延長續(xù)航里程。

(3)高精度混合SOC估算模型,估算精度≤5%,有效地提高電池使用效率,延長續(xù)航時間。

(4)交直流電池內(nèi)阻測量技術(shù),同時檢測電池性能和電池連接問題。

(5)智能自學(xué)習(xí)控制技術(shù),實(shí)時修正控制策略,做到精準(zhǔn)高效的電池管理。

(6)絕緣電阻和漏電流雙重檢測,讓安全更近一步。

結(jié)束語

電動汽車安全一直是大家關(guān)注的問題,作為電動汽車的動力來源,車用蓄電池系統(tǒng)也備受關(guān)注,作為蓄電池系統(tǒng)的核心,中工巨能BMS通過不斷優(yōu)化軟件程序,提高檢測精度,全方位的監(jiān)控蓄電池系統(tǒng)的運(yùn)行,保證電動汽車安全、穩(wěn)定運(yùn)行,讓電動車跑的更遠(yuǎn)更安心。

恒流充電和恒壓充電的本質(zhì)是什么?

• 來源：電動汽車資源網(wǎng) 高斯寶電氣

從一個外行者角度來看，是否會形成這樣一種印象：給電池充電模塊本身可以接受來自充電樁控制器的指令，根據(jù)需要工作在恒壓或者恒流狀態(tài)。

真的這樣嗎？

 一、開關(guān)電源的恒壓模式和恒流模式

“充電樁之芯”作為一種AC/DC電源，它是以恒定電壓輸出還是以恒定電流輸出，這是由“充電樁之芯”自己決定的嗎？為了回答這個問題，我們需要科普一下開關(guān)電源的“恒壓”工作模式和“恒流”工作模式。假設(shè)讀者已經(jīng)理解負(fù)反饋控制原理，或者提前百度科普一下。

恒壓（CV，ConstantVoltage）模式，是指開關(guān)電源的輸出電壓恒定，開關(guān)電源的控制環(huán)路是電壓環(huán)在起作用，電壓環(huán)的給定電壓就是電源輸出的“恒定電壓”。恒壓模式下的輸出電流大小是由負(fù)載決定的。

1.對于單環(huán)控制系統(tǒng)，恒壓模式下，電壓環(huán)在工作。 

2.對于雙環(huán)控制系統(tǒng)，恒壓模式下，如果電壓環(huán)是內(nèi)環(huán)，電流環(huán)是外環(huán)，內(nèi)環(huán)電壓環(huán)在工作，外環(huán)電流環(huán)沒有參與控制，或者說外環(huán)失效了; 如果電壓環(huán)是外環(huán)，電流環(huán)是內(nèi)環(huán)，雙環(huán)都在工作，外環(huán)電壓環(huán)的PI輸出作為內(nèi)環(huán)電流環(huán)的給定。

恒流(CC，ConstantCurrent)模式，是指開關(guān)電源的輸出電流恒定，開關(guān)電源的控制環(huán)路是電流環(huán)在起作用，電流環(huán)的給定電流就是電源輸出的“恒定電流”。恒流模式下的輸出電流大小是由負(fù)載決定的。 

對于單環(huán)控制系統(tǒng)很好理解。對于雙環(huán)控制系統(tǒng)，電流環(huán)和電壓環(huán)怎么相互轉(zhuǎn)換的，這對于初學(xué)者并不好理解。

二、充電樁之芯的雙環(huán)控制系統(tǒng)示意圖

下圖是充電樁之芯的控制原理示意圖( 這張示意圖刻意簡化處理了，著重于理解雙環(huán)，不是標(biāo)準(zhǔn)的控制原理圖，譬如圖中并沒有畫出主電路，采樣電路)。為方便理解，這張圖上也沒有畫出均流算法。對于均流的理解，將另文介紹，敬請期待。

打印這張圖放在口袋里，好好琢磨理解透徹是必要的。

圖1 充電樁之芯控制環(huán)路示意圖（未包括均流環(huán)）

圖中各英文簡寫的含義如下：

IBMS表示BMS發(fā)送來的“電流需求”，  VBMS表示BMS發(fā)送來的“電壓需求”。

Imax表示電源主電路硬件上能允許的最大電流，是電源軟件預(yù)先設(shè)定的。 Vmax表示電源主電路硬件上能允許的最大電壓，是電源軟件預(yù)先設(shè)定的。

If表示從主電路檢測的反饋電流，Vf表示反饋電壓。Vgc表示電流環(huán)PI的輸出。PI表示PI算法，

Ig表示電流環(huán)的電流給定，它是比較IBMS和Imax，取較小值。Vg表示電壓環(huán)的電壓給定，它是比較Vgc,VBMS和Vmx，取較小值。 

三、充電過程中恒流充電和恒壓充電的本質(zhì)

 充電過程中，充電系統(tǒng)的“主腦”BMS發(fā)送給“從腦”充電樁控制器（在國標(biāo)上用“充電機(jī)”表示）的報文種類繁多，但是，與充電樁之芯是工作在恒流還是恒壓模式相關(guān)的指令性報文信息并不多。根據(jù)國標(biāo)GB/T 27930-2015，《電動汽車非車載傳導(dǎo)式充電機(jī)與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議》，全部列舉相關(guān)信息如下：

1，PGB9984，BMS握手報文，提供BMS“最高允許充電總電壓”。

2，PGN1536，充電參數(shù)配置階段，BMS發(fā)送給充電機(jī)的動力蓄電池充電參數(shù)，給出了“最高允許充電電流”和“最高允許充電總電壓”。

3，PGN4096，電池充電需求報文（BCL），這是充電過程最關(guān)鍵的報文。 摘錄如下：

這段條文中提到的CML報文是充電機(jī)最大輸出能力報文，充電機(jī)發(fā)送給BMS的充電機(jī)最高輸出電壓，最大輸出電流，最低輸出電壓，最小輸出電流等。

這段報文沒有解釋如何進(jìn)入恒壓或恒流模式，只是換一種方式解釋了恒壓模式和恒流模式的含義：

在恒壓充電模式下，充電機(jī)輸出的電壓應(yīng)滿足電壓需求值，輸出的電流不能超過電流需求值; 在恒流充電模式下，充電機(jī)輸出的電流應(yīng)滿足電流需求值，輸出的電壓不能超過電壓需求值。

寫到這，我想到的重要問題是：

1.BMS是根據(jù)什么給出“電壓需求”和“電流需求”的？  “電壓需求“和電池的“最高允許充電總電壓“之間是否有關(guān)系？ “電壓需求”和充電時電池的端口電壓是否有關(guān)系？

接下來的問題是：

2.實(shí)際充電過程中，充電樁之芯的“雙環(huán)”是如何切換的：什么時候只有內(nèi)環(huán)電壓環(huán)工作？什么時候外環(huán)電流環(huán)在工作？   

回答第2個問題就需要知道第1個問題的答案。報文中發(fā)送了“充電模式”信息給充電機(jī)。這可能令人產(chǎn)生誤會，以為BMS下指令要求充電機(jī)工作在恒壓模式或恒流模式。這是錯誤的理解！BMS給電源提供恒壓或恒流指示，只能表示BMS希望電源工作在恒壓或恒流，但電源是否工作在恒壓或恒流，是由“電壓需求”，“電流需求”，及電池這個被充電的負(fù)載當(dāng)前的電壓值決定的。

記住：“電壓需求”就是圖1中的Vg，電壓給定，“電流需求“就是圖1中的Ig，電流給定。

對于比較資深的電源工程師來說，不難理解下面這樣一個結(jié)論：

當(dāng)滿足“電壓需求>電池電壓+內(nèi)阻x電流+連接線壓降+防反接二極管壓降“這個條件時，就是恒流，否則，就是恒壓。

如果你不理解上述結(jié)論，說明你還沒有理解透徹充電的過程，沒有理解控制環(huán)路的工作原理。 歡迎來電來函交流！

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