储能电站 BMS知识讲座.docx

电池管理系统知识讲座

电池管理系统知识讲座

BMS室

●什么是电池管理系统

●为什么需要BMS

●BMS功能、组成及拓扑结构

第

第一篇

BBMSS室室2024-9-13

什么是电池管理系统？

电池管理系统（BatteryManagementSystem）

●来自Wikipedia的定义：

ABatteryManagementSystem(BMS)isanyelectronicdevicethatmanagesarechargeablebattery(cellorbatterypack),suchasby

monitoringitsstate,calculatingsecondarydata,reportingthatdata,protectingit,controllingitsenvironment,and/orbalancingit.

●个人观点：

电池管理系统是一种能够对蓄电池进行监控和管理的电子装置，

通过对电压、电流、温度以及SOC等参数采集、计算，进而控制电池的充放电过程，实现对电池的保护、提升电池的综合性能。

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为什么锂电池需要BMS？

●安全需求：

锂电池的缺点是“娇气”，1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。锂电池需要BMS来严格控制充放电过程，避免过充、过放、过热。

●功能需求：

锂电池在使用过程中需要知道电池的SOC参数，通过SOC预测电池的剩余电量。BMS能够实时测算锂电池的SOC，满足客户应用需要。

大容量锂电池存在比较明显的不一致性，不一致性会影响电池的充放电能力及循环寿命。BMS能够通过均衡改善不一致性，提升锂电池整体性能。

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℃。温度的变化会使电池的SOC、开路电压、内阻和可用电量发生变化，甚至会影响到电池的使用寿命。通过BMS可以控制电池工作的环境温度，改善电池特性。

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锂电池工作原理

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过充过放的本质

●锂电池充放电过程

充电时，锂离子从正极板脱嵌，通过电解液嵌入到负极板上；放电时，锂离子从负极板上脱嵌，并经由电解液嵌入到正极板上；锂离子电池的充放电过程是锂离子在极板上的嵌入和脱嵌过程。

●充电时，随着锂离子的脱嵌，正极材料体积会发生一定量的收缩；放电时，随着锂离子的嵌入，正极材料体积会发生一定量的膨胀。

过充时，正极晶格会产生崩塌，锂离子在负极会形成锂枝晶从而刺破隔膜，造成电池的损坏。

过放时，正极材料活性变差，阻止锂离子的嵌入，电池容量急剧下降。如果发生正极材料体积过度膨胀，也会破坏电池的物理结构，造成电池的损坏。

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BMS的基本功能

●单体电池电压采集；

●单体电池温度采集；

●电池组电流检测；

●单体/电池组SOC测算；

●电池组SOH评估；

●充放电均衡功能；

●绝缘检测及漏电保护；

●热管理控制（散热、加热）；

●关键数据记录（循环数据、报警数据）；

●电池故障分析与在线报警；

●通信功能（能够与充电机、电机控制器等通信）。

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BMS组成示意图

●图中所示为亿能BMS，

采用主从结构(Master-Slave)，包含一个主控多个从控，每个从控最多管理60支电池。

●主控与充电机、车辆控制器通过外部CAN总线通信，主控与手持设备通过RS232通信，主从之间通过内部CAN总线级联。

●从控实现电压采集、温度采集、热管理，主控兼顾电流测量、绝缘检测以及与其他设备通信等功能。

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BMS拓扑结构---Distributed

●定义：电压、温度采集以及均衡等功能等分布到每支电池，通过总线与主控通信。

●优点：设计、构造简单，连线少，可靠性高，便于扩展。

●缺点：每支电池都需要一块控制板，安装繁琐、成本高。

●实例：GENASUNGLD，ElithionLithiumateBMS。

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BMS拓扑结构---Centralized

●定义：电压、温