电动汽车bms的组成及工作原理(两年工程开发经验的关于BMS系统的思考和总结)

这是我刚入行工程师时候,写的一篇文章,今天又重新温习修改了一下,分享给大家。

当时遇到很多困惑,不懂,没人教,慢慢学,慢慢想,才有了这篇文章。

我一直觉得同龄人是最好的老师,这句话的意思是指,大师级别的老师固然很重要,具有灯塔般的指导意义。但是大多数是老师或者导师都自顾不暇(为了职称、前途等等),更没有时间去思考学生或者是刚接触行业的小白的困惑在什么地方。

而同龄人(指的是在某一领域内学习时间,大家的阅历相似的一批人),在学习这个内容的时候一定也是摸着石头过河,各种打怪升级,遇到的问题对于其他同龄人也会一样遇到,那么这样的经验就是弥足珍贵的了。

当然很多人会对自己的经验教训守口如瓶,毕竟是自己填坑学到的,哪里能轻易转授别人。因此,所谓教会徒弟,饿死师傅是也。

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但是我认为,经验的共享一方面可以帮助其他人快速躲避一些巨坑,另一个方面对自己也是一种梳理一种督促,只有这种危机感和学习的劲头一直在,才可以一直领先。

因此,我认为同龄人是最好的老师,也需要成为这样愿意分享的老师,对自己的知识守口如瓶的人早晚会被他人所超越,毕竟不只是你身边的人和你竞争,整个世界都在和你竞争。希望我们归来仍是少年,满怀着青春洋溢,愿意分享和担当。

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如果讲的不对,权当我在糊弄大家好了

在国内著名整车企业进行了两年的BMS系统开发,从项目到应用层到底层软件,针对自己所理解的BMS系统,我希望自己有一个清晰明确的梳理。

首先对于整车来讲,BMS(电池管理系统,Battery Management System)用于对电池系统进行管理(这不是废话嘛!),那么电池系统都包括什么?那就从电池开始讲起来,然后再讲系统。

整车用电池包,轻的也有200Kg,这么大个儿的电池我可在生活里没见过,小号的5#电池常见,但不可能驱动车辆。那么车辆驱动需要多大的力量,这部分能量从哪里来?

那就是电池,这就说明了电池是整车的能量供给部分,谈到了供给,就说明了电池的一个特性:电池对于整车而言,是一个被动的部件(请注意这个被动部件,对于理解BMS的功能特别重要)。

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所谓被动,就是别人让你干啥,你就干啥。具

体而言,车辆跑多远,车子跑多快,不是你说了算,人家让你输出多大电流你就得输出多大电流,那如果我输出不了呢?那对不起,请你提前报警,不然就跪了。这就是电池的故障报警机制

根据上面说的,BMS是干什么的大致有了了解,就是输出能量,不能跪掉。

输出能量,输出多大能量呢?

1)电芯 - 模组 - 电池包

区分几个概念,我们经常看到的5#电池,就是这里说的电芯;那么电动汽车(汽车,先不说低速的小车子哈)放到底盘(比如ERX5)或者后备箱里(比如知豆)的这个叫做电池包;

那么电池包总不能堆几百几千个小电芯吧(有密集恐惧症),也不可能一个车子只有一节电池。

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毕竟像上面那么大号的电池没地方卖。那么就把小号的电池三三两两成群的,整了一个模组。于是若干个电芯组成了模组(成为电芯成组技术),好几块模组组成了一个电池包(模组成包技术),这就能够给电动汽车提供能量了。

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当然了电芯也区分很多种类,电芯的包裹也分了几种,电芯成组的技术也有优劣,电池包也是千奇百怪。这个留到后面再说。

2)容量、能量和几度电

对于电池的描述,技术上常用的都是Ah,比能量什么的。对于老百姓不懂啊,他们对电的理解就是“充满得多少度电”“能充几次电”这些朴实无华的语言

我们从初中物理开始:

瓦特,W,是一个叫做功率的单位,来自于一个叫做瓦特的科学家,如果有人说“你脑袋瓦特了”,千万别以为他在夸你的脑袋聪明的像瓦特一样,这是上海宁的骂人话。

当然汽车的发展也来自于这位瓦老先生,这个后面梳理汽车历史的时候再说他。

我们老百姓对于瓦的理解,最多的就是“老板,来个25瓦的电灯泡”,90后可能不知道这些问法了,因为以前用灯泡经常会坏掉(钨丝断了),去买灯泡之前要先问清楚大人,买多少瓦的。买大了忒亮,费钱;买小了太暗,小气。这就说明了,瓦特这个东西和能量有关(不然也不能忽明忽暗啊)。

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能量,俗话说“你小子能不能行啊”说的是你的能力,那么对于电动汽车“你这车能不能行啊”,就是说你这车咋样,能跑不,能跑多远。没错,跑多远用能量来衡量。电池的能量就是我们常说的几度电,单位是Kwh。

那么容量又是什么东西呢?容量的单位是Ah,简单来说就是你就可劲儿的放电,能放多大电流多长时间,比如你肚子多大,就有多大肺活量。

初中物理讲过,W=A*V,就是瓦特 = 电流*电压。有了这些物理知识基础,我们来看看下面的例子。

比如要达到30Kwh的电量,而我只有一堆50Ah,4V电压平台的电芯,要怎么办?容易的很,一节电芯4V电压,50Ah的容量,那就是50Ah*4V = 200AVh = 200wh = 0.2Kwh = 0.2度电,就是说30度电的车子,如果一节电池是0.2度电,那么就需要150节电池串联才行。

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这里的50Ah,就说明了这个电芯按照50A进行放电,能放一个小时才空(放电电压必须是4V才行哦)。既然说到了这里,就增加一个头疼的概念“C”,就是平常我们常说的几C充电,几C放电。这个C就表明了一种充放电的单位。比如这个50Ah的电芯,1C就是说用50A来充电或者放电,2C就是说100A。

明白上面的几个概念了吗?容量Ah、能量Kwh、几度电、几C。

3)电芯的串并联

有人可能说,上面的电池都是串联,那么并联干什么用呢?

上面的串联可以看到,将0.2度电串联150个,就拥有了30度电的能力,同时电压平台已经提升到了600V。但是1C的能力还是50A,及时有600V的电压平台(实时上很少有600V的电压输出),充满电还是要1个小时。

那么要加快充电能力,那就提高电流吧。于是2块电池并联到一起,就从50Ah变成了100Ah,但是电压平台还是4V(并联电压相同的物理知识)。那么这150块电池就成为了2并75串的方式了,电压平台为300V,容量为100Ah,但是能量还是30度电。

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这表明了什么呢?表明了我放电和充电的能力得到了提升,电压平台进行了下降,能量得到了累计(30度电)。当然了,具体如何并联和串联需要依据项目区分咯。

4)电池准备好了,怎么输出给车子去用呢?

电池包已经备好,当然需要连接线束给电机(还有其他用电的部分,比如空调)去用了。这个线束就叫做高压线束(电压的确很高)。这里普及一下用电安全的知识:

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看到了吧,0.1A就跪了

大家都知道我们的安全电压是36V,超过了就会出现生命危险。因此,这里提醒大家用电一定要小心哦,触电可不管你是天皇老子还是平民百姓,都一视同仁。

大家也看到了,电池包需要高压线束,那么是不是也会有低压线束。答案是肯定的,低压线束的作用后面再说咯,毕竟今天是愚人节,我可放肆去说。

那么线束怎么和电池电机连接呢?毕竟是高压呀!

这里涉及到了硬件的东西,就是高压接插件和高压接触器。

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高压接插件用于高压线束和高压部件的连接,对安全等级要求的很高,对防水防尘需要IP67以上级别。高压接触器,简单讲就是个开关,如果有漏电等乱七八糟的情况出现了,接触器断开,也就断开了高压。

综上(小结一下噻),电动汽车上关于电池系统就包括了:

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电池系统用来提供能量的东东已经准备好了,下一次讲一下怎么提供能量才能不跪。

你们放心大胆的喷,反正我都会认错的。

我一直相信,这世上有一个温暖的头条号,能给我惊喜,为我开辟前进的道路。

我希望同龄人能够成为我的老师,而我也将倾囊相授。

EVGeek:新能源汽车从业者和观察者,曾参与荣威ERX5、Marvel X、别克Velite 6等的研发设计工作。

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