蓄电池管理系统的分类及其在电动汽车中的应用

标签:RF射频BMS
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随着电动汽车市场的蓬勃发展,对于动力蓄电池管理系统的要求也日益提高。磷酸铁锂和三元锂等不同类型的电池因其特性差异,对BMS(电池管理系统)的功能和性能提出了不同的挑战。工程师们为了应对这些挑战,除了在电池包结构、工艺和散热方面进行改进外,还对BMS的分类和功能进行了深入研究。根据采集模块和主控模块在物理布局上的不同,BMS主要被分为集中式和分布式两类。
 
集中式蓄电池管理系统
 
集中式BMS将所有关于单体蓄电池电压和温度的采集单元集中在一块BMS板上,由整车控制器直接控制继电器控制盒。这种结构在多数低压HEV(混合动力汽车)中较为常见。集中式BMS的特点在于其结构简单、紧凑,成本相对较低,因此在容量较小、总电压较低、蓄电池串数较少且系统体积较小的场景中,如总电压较低的小型车,集中式BMS是较为理想的选择。
 
集中式BMS的硬件结构可分为高压区域和低压区域。高压区域主要负责单体蓄电池电压的采集、系统总电压的采集以及绝缘电阻的监测。而低压区域则包括供电电路、CPU电路、CAN通信电路、控制电路等。虽然集中式BMS具有结构简单、成本低的优点,但其缺点也较为明显,如线束过长可能导致信号受到干扰,对线束质量和制作水平以及固定方式有较高要求。
 
分布式蓄电池管理系统
 
与集中式BMS不同,分布式BMS将蓄电池模组的功能独立分离,整个系统由单体蓄电池组管理单元(CSC)、蓄电池管理控制器(BMU)、继电器控制器和整车控制器组成。分布式BMS的形式为由一个主控盒和几个从控盒共同组成,主控盒只接入必要的线束,如通信线、信号线、电源线等;而从控盒则布置在需要采集温度、电压的蓄电池模组附近,将采集到的信号通过CAN线报告给主控模块。
 
分布式BMS架构能够实现模块级和系统级的分级管理。局部从控单元(LECU)负责对模块中的单体蓄电池进行电压检测、温度检测、均衡管理以及相应的诊断工作;高压管理单元(HVU)则负责对蓄电池包中的蓄电池总电压、母线总电压、绝缘电阻等状态进行监测。LECU和HVU将分析后的数据发送至主控单元BMU,由BMU对蓄电池系统进行全面管理。
 
分布式BMS的优点在于其模组装配过程简化,采样线束固定相对容易,线束距离均匀,不存在压降不一的问题。随着蓄电池包体积的增大,这种模式的优势更加明显。然而,分布式BMS的成本相对较高,需要额外的微控制单元(MCU)和独立的CAN总线来整合各个模块的信息。这种方案主要应用于高电压系统、蓄电池串数多或一辆车上布置多个蓄电池箱的情况,如商用车。尽管成本有所提高,但分布式BMS减少了线束,降低了现场接线工作量和接线错误的概率,适合大批量、自动化生产的设计形式。
 
集中式和分布式蓄电池管理系统各有其优缺点,选择哪种类型的BMS取决于具体的应用场景和需求。随着电动汽车技术的不断进步和市场的不断扩大,BMS的功能和性能也将持续优化,为电动汽车的安全、高效运行提供有力保障。
 
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