BMS和电流传感器在新能源汽车电池管理上的应用

一辆电动汽车的充电过程有三个关键角色:电芯、BMS电池管理系统、传感器,这三者之间要是能完美配合,那么充电状态下的安全就更有保障,否则就有可能会导致自燃现象。

  日前,特斯拉汽车自燃事件引起了人们的广大关注,人们对特斯拉汽车的强烈谴责甚至引起马斯克的愤怒回应,他曾经在推特上表示:“媒体对特斯拉自燃事件的报道有过分渲染之嫌,每年数千起燃油车自燃致死事件视而不见,却对一次没有人员伤亡的特斯拉车辆自燃事件采用双重标准。”

  其实此次事件之所以会引起这么大的关注,主要原因在于此次汽车自燃时停在停车场,期间没有任何充电,但就是这样离奇自燃,而燃烧过程中还曾出现过三度爆炸,因此此次自燃才会引起广大民众对新能源汽车的恐慌。

特斯拉自燃现场图

资料图 4月21日晚间,特斯拉Model S在上海某小区车库突然自燃,火势还殃及周边停泊的其他车辆,这一场火灾,消防队花了40分钟才把大火扑灭

      快速充电背后的自燃隐患

  后经相关部门初步判定,此次自燃是电池短路问题,业内专家表示,此次特斯拉自燃可能与之前快速高速充电相关,其电池管理系统或许还不够完善。

  一般来说,大家都希望电动汽车充电的过程能少花点时间,快速充电满足了大家的需求。

  快充技术主要分为高电压及高电流两类,但高电压比较危险,所以现在的汽车快充都为高电流技术。

资料图 快充充电桩

资料图 快充充电桩

  比如特斯拉推出的二代超级充电桩,充电效率在120~145千瓦左右。用这种电桩充电时,电流大小往往在300安培以上,如此大的电流需要一套强大的散热系统控制温度,否则很容易引起自燃。

  另外,充电过程中还容易出现短路、过载、电阻过大、部件高温的问题也有可能引发自燃事故。

  其实一辆电动汽车的充电过程有三个关键角色:电芯、BMS电池管理系统、传感器,这三者之间要是能完美配合,那么充电状态下的安全就更有保障,否则就有可能会导致自燃现象。

资料图 新能源汽车电池管理系统

资料图 新能源汽车电池管理系统

  BMS电池管理系统在三者之间起到很重要的作用,充电时,通过传感器识别电池状态,然后由BMS给出一个合理的充电方案。如果BMS设计要求低,汽车在充电过程出现了异常,电池充电系统有可能不发出停止充电的输入信号,还在肆无忌惮的充电,这样就会使得电池过热。那如果是私拉电线,导致电池与相匹配的电压不符,造成过热现象,酿成自燃的可能性的确很大。

  BMS电池管理系统:电池与用户的纽带

  电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)是电池与用户之间的纽带,可用于电动汽车、电瓶车、机器人、无人机等。

  BMS最主要的功能,就是能够提高电池的利用率,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。

资料图 某类BMS系统的控制主板外观图

资料图 某类BMS系统的控制主板外观图

  具体来说,电池管理系统主要有以下三个功能:首先,准确估测动力电池组的荷电状态,即电池剩余电量,保证SOC维持在合理的范围内,防止由于过充电或过放电对电池造成损伤,并随时显示混合动力汽车储能电池的剩余能量,即储能电池的荷电状态。

  其次,BMS还可以实现动态监测的功能。在电池充放电过程中,实时采集电动汽车蓄电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压,防止电池发生过充电或过放电现象。同时能够及时给出电池状况,挑选出有问题的电池,保持整组电池运行的可靠性和高效性,使剩余电量估计模型的实现成为可能。

  第三,保证电池间的均衡,即为单体电池均衡充电,使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。均衡技术是目前世界正在致力研究与开发的一项电池能量管理系统的关键技术。

  总的来说,电动汽车电池管理系统(BMS)是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带,它将电池或电池组的监测及管理集于一体,从而确保电池或者电池组的安全可靠,并以最佳状态输出动力。

  电流传感器可检测BMS系统中的充放电电流

  而在新能源应用的汽车领域,电流传感器能够对汽车蓄电池,以及混合动力汽车动力电池组,进行精确的电池管理。例如,可以利用电磁感应原理的开环电流传感器,在隔离条件下,对交流电流信号过流进行保护,从而方便实现开关量输出。

电流传感器及布置

电流传感器及布置

  电流传感器可以用在纯电动汽车的动力电池上,用以连接到BMS系统上,检测充放电的电流,提高汽车电池的使用效率。

  由于电流传感器对直流、交流或脉冲电流进行电隔离测量,具有良好的准确度和稳定性。因而,在电池充放电过程中,BMS系统可以通过利用电流传感器,实时采集电动汽车的动力电池组中每块电池的端电压和温度,充放电电流及电池包总电压,防止电池发生过充电或过放电现象。

  此外,依靠电流传感器,BMS系统级还能检测电池用电及时给出电池状况,有效杜绝出现电池漏液、绝缘受损以及局部短路的情况,进而挑选出有问题的电池,保持整组电池运行的可靠性和高效性。

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