纯电动汽车的那些事儿:电池管理系统究竟是如何工作的?
随着立冬时节的来临,气温越来越低了,很多人都认为冬天开纯电动汽车实在是太痛苦了.然而今非昔比,电动汽车有了先进的技术后,只要在选车时擦亮眼睛,不管在哪个季节,都可以轻松驾驶纯电动车正常通勤.
在第一次购买纯电动汽车之前,你必须要有充足的准备,才不会后悔.
1.相比续航焦虑来说,纯电动汽车的安全焦虑是车主们更关注的话题.
2.有数据显示:80%的新能源车自燃事故是在充电中或充满电后1小时内发生.
3.新能源车的热管理效果会影响超过40%以上的续航效果.
那些忽视电池的安全性,盲目的只关注"高续航里程"和"高能量密度"这些数据的选车人,真的有一天会后悔都来不及.
如果能够有效规避充电导致的起火,电动汽车的安全事故将大幅降低.这个时候,我们需要了解一下BMS.
BMS(battery management system),是电动汽车不可或缺的重要部件,是管理和监控动力电池的中枢,管理,维护,监控电池各个模块,肩负着防止电池过充过放电,延长电池使用寿命,帮助电池正常运行的重任.
电池管理系统(BMS)是连接车载电池和电动车的重要纽带,它主要的功能包括:电池物理参数实时监测,电池状态估计,在线诊断与预警,充放电与预充控制均衡管理,热管理等等.以上哪个功能实现不好,都会让电池出现致命的危害.
主流BMS配套企业都有哪些?
让我们来看看目前主流国产纯电汽车的BMS分别是由哪些厂家提供的?
BMS作为衔接电池组,整车系统和电机的重要纽带,是动力电池组的核心技术,也是衡量一部纯电动整车性能的最为重要的指标.
BMS系统自身的复杂性决定了它具有很强的技术壁垒,需要技术研发时间,它的成本约占电池组总成本的20%左右.
我国BMS企业大体分为几种类型: 电池厂自营,整车厂自营,第三方经营.
电池厂自营类的,目前国内第一梯队动力电池企业有:宁德时代,中信国安盟固利,国轩高科,微宏动力等,它们掌握整套核心技术优势,有很强的市场竞争力;
整车厂自营的,以比亚迪,北汽新能源,中通客车为代表,除了掌握核心技术,在成本方面也比其他企业有优势;
第三方提供的代表企业有东莞巨威动力,惠州市亿能电子,深圳科列技术等企业.
下面让我们来看看目前在为主流新能源车型配套BMS的企业排名(2019年9月新能源汽车BMS装机量TOP20),我们所购买的大部分国产纯电动车的BMS来自这些企业,看完这个装机量数据,相信对你的选购纯电动汽车也会有不少帮助.
BMS是连接电池和整车的纽带,它处理的信号足够丰富,它们包括:电芯,碰撞,CAN,充电,水泵,高压,绝缘等等.一次过放电就会造成电池的永久性损坏,极端情况下锂电池过热或者过充电会导致热失控,电池破裂甚至爆炸.所以,BMS要进行严格的控制充放电,避免过充,过放,过热.
电池在不同的温度下会有不同的工作性能,锂离子电池的最佳工作温度为25-40度.BMS通过均衡改善不一致性,提升锂电池整体性能.
电动车以锂电池为主要动力驱动来源,源于锂电池有高能量密度优势,所以性能较为稳定.然而锂电池大量生产时品质不易掌握,电池芯出厂时电量存在细微差异,且随着操作环境改变等因素,电池间不一致性将愈趋明显,电池效率,寿命也都将变差,再加上过充或过放等情况,严重时可能导致起火燃烧等安全问题.
通过BMS能准确量测电池组使用状况,保护电池不至于过度充放电,平衡电池组中每一颗电池的电量,以及分析计算电池组的电量并转换为可理解的续航力信息,确保动力电池安全运作.
BMS之争:特斯拉Model 3 PK雪佛兰Bolt
如果没有好的BMS,电动汽车就是一块移动炸弹!
电池管理系统的主要目的就是保证电池系统的设计性能,从安全性,耐久性,动力性三个方面提供作用.安全性方面,BMS电池管理系统能保护电池单体免受损坏,防止出现安全事故;耐久性方面,BMS电池管理系统能使电池工作在可靠的安全区域内,延长电池的使用寿命;动力性方面,将电池的工作状态维持在满足车辆要求的情况下.
特斯拉的电池管理系统是当今最成熟的系统.它得益于深度学习和人工智能的充分应用,特斯拉的BMS可以不断获得实际驾驶的大数据,然后对算法进行自我强化,从而使特斯拉电池组的续航时间相对更长.
下面我们以特斯拉Model3为例,罗列一下它的BMS的五大特性:
1. 4416颗低容量的小电池支撑起75kWh的系统,大量的小电芯让电池系统更稳定.
2. 虽然电池是采购的,但是特斯拉自己研制管理系统,可对每一颗电芯进行温度管理.
3. 采用两阶段法进行电芯平衡,获得更高的电池利用效率,具备了相对较低的衰减速度.
4. 特斯拉通过使用不导热材料和嵌入温度计,降低NCA电池的相对易燃性.
5. 特斯拉积累BMS相关的经验数据:驾驶,充电,电池温度,电池容量变动等等.
特斯拉BMS的五大特性带来了很多的优势:
1. 大多数电动汽车在4-8年内电池容量下降至80%以下,而大多数特斯拉保持90%以上.
2. 特斯拉BMS有很高的风险容忍度,最大限度利用大数据来维护和管理大量的电芯.
3. 特斯拉系统可使用相同的电池来满足轿车,卡车,跑车,SUV或其他类型汽车.
除了明显的优点,特斯拉电池包的弱点也很明显:
1. 电芯的安全性相对较差:Model S和 Model X都发生过多起燃烧事故,新款的Model 3的所有电芯都用阻燃材料做了固定,相对难以燃烧.
2. 模组更换成本高:坏一些电芯不会影响电池包整体性能,但模组损坏了更换成本更贵.
3. 有瞬间失控的风险:一旦出现短暂电力缺失,电力控制系统不能及时激活,会使安全保护和温度控制的功能失效.
在美国新能源汽车销量榜上,除了特斯拉遥遥领先之外,就是雪佛兰的Bolt了.与特斯拉的BMS相比,雪佛兰Bolt的BMS有如下特点:
1. Bolt BMS中监控电压及温度的芯片非自己研发,是LG化学设计,交由ST微电子生产.
3. Bolt只有单阶段电芯平衡,如果增加电池容量,会造成电芯平衡精确度失衡,从而衰减速度更快.
综合而言,我们完全可以得出这样的结论:特斯拉的BMS确实是非常优秀的.
电池的热管理系统有多重要?风冷,液冷,直冷都哪些车企在使用?
冬天来了,纯电动车们怎么办?
有数据统计,一辆电动车在较恶劣工况下(尤其在冬季低温)开空调情况下,其将影响整车续航能力的40%以上.所以,与传统燃油汽车相比,纯电动汽车的综合管理能量就显得尤为重要.这里我们就把新能源车的热管理系统做一下详细的介绍.