电池管理系统(BMS)设计与制造技术
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1.2.5 电池信息管理

由于电动汽车动力电池组中电池的个数往往较多,每秒钟都将产生大量的数据,这些数据,有些需要通过仪表告知驾驶人,有些需要通过通信网络传送到BMS以外(如整车控制器、电机控制器等),也有一些需要作为历史数据被保存到系统中。以下将从电池信息的显示、系统内外信息的交互、电池历史信息存储三个方面进行介绍。

1.电池信息的显示

BMS通常通过仪表把电池状态信息显示出来,告知驾驶人或汽车维修人员。需要显示的信息通常包括以下三类:

第一类,实时电压、电流、温度信息。由于汽车上的电池个数较多,因此不需要将每个电池的信息都进行显示,通常只需要把整个电池组的总电压、总电流、最高电池电压、最低电池电压、最高电池温度、最低电池温度等信息反映在仪表上。

第二类,电池剩余电量信息。这好比燃油汽车上的油量表,反映电池剩余电量的百分比。为了使驾驶人获得更为直观的感受,通常也会把剩余行驶里程的估算值显示在仪表上。

第三类,告警信息。当电池组存在安全问题或即将发生安全问题时,需要及时通过仪表通知驾驶人。此时往往还需要配合声音告警等多种其他手段来引起驾驶人的及时注意。

2.系统内外信息的交互

先进的电动汽车控制离不开车载信息通信网络。对于BMS而言,往往同时具有“内网”和“外网”两级网络。其中,内网用于传递BMS的内部信息,例如,在一个分布式电动汽车BMS中,所有的动力电池先被划分为若干个“小组”,各小组由一块电路板进行管理,各小组的电路板通过内网将每个电池的具体信息传至BMS的主电路板。同时,外网用于BMS与整车控制器、电机控制器等其他部件交互信息。外网应该是双工(支持双向通信)的。一方面,BMS需要将电压、电流、温度等信息发送给其他部件;另一方面,整车控制器也需要将“是否有充电机接入”“是否允许进行充电”等信息发送给BMS。

3.电池历史信息存储

历史信息存储并非BMS所必需的功能,但在先进的BMS中往往考虑这项功能。信息存储从时效上具有两种方式,即“临时存储”与“永久存储”。其中临时存储是利用RAM,暂时保存电池信息,例如,暂存上一分钟估算所得的剩余电量及在过去一分钟内电流的变化信息,以便估算出此时此刻电池的SoC值;永久存储可利用EEPROM、闪存等器件来实现,可保存时间跨度较大的历史信息。

进行电池历史信息存储具有以下几个方面的意义:

1)数据缓冲,提高分析估算的精度。例如,由于存在干扰,实时监测到的电压、电流的数值存在错误,利用历史数据,有助于对可能存在错误的数据进行滤波,以得到更精确的数据。

2)有助于电池状态分析。特别是能根据一段时间电池的历史数据,对电池的老化状态等进行评估。

3)有助于故障分析与排除。电池历史信息存储功能类似于飞机的黑匣子,当电动汽车发生故障以后,可以通过对历史数据的分析发现故障原因,利于故障排除。

此外,“云BMS”是近年来的新技术。考虑电池系统数据量大,部分产品将电池系统数据放到“云”端进行处理。这样做,一方面可以减轻车上BMS的数据存储的负担,降低成本;另一方面通过建立电池云数据库,有利于对整车电池的历史情况进行监控及预测,为维护电池系统提供必要可靠的数据支撑。但这种方法依赖远程网络信号,若电池系统所在位置的网络不通畅或者传输信号弱,则会影响电池数据传输甚至无法传输。