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电动车蓄电池管理系统BMS的几个技术问题

时间:2010-07-19 18:58来源:unknown 作者:dujs258 点击:
1问题的提出
在新闻中经常能看到某地电动汽车研制成功的报道,几个月后,被报道的电动汽车仍在使用的却是寥寥无几,为什么会出现这种状况?
询问车的使用单位,回答都一样:电池坏了。
为什么电池坏了
1问题的提出
在新闻中经常能看到某地电动汽车研制成功的报道,几个月后,被报道的电动汽车仍在使用的却是寥寥无几,为什么会出现这种状况?
询问车的使用单位,回答都一样:电池坏了。
为什么电池坏了?用户说电池质量不好,或者不可置否。2008年奥运会期间,595辆电动汽车云集北京,为奥运会服务。也是使用2个月,最后的中国电动车协会专家组评价是:少数车进博物馆,多数车进废料堆。
其实装车的锂电池都是精品级,质量再差,也不至于用两个月就坏。
问题在于车上的BMS徒有虚名,没有能管理好蓄电池,蓄电池的1500多次循环寿命远远没有发挥出来。许多电动汽车的业内人士,并没有认识到这一点。
2电池的状态决定着电动车的可靠性
电动汽车上的蓄电池组,通常都是由100多个单节蓄电池串连起来的工作。N个单节蓄电池串联成的蓄电池组的可靠性只有单节可靠性的1/N。电池组投入使用以后,其实际容量状态总是从均衡状态逐步向不均衡状态发展,而一组蓄电池中,容量最低的单节,以"桶板原则"的方式制约着蓄电池组的容量。蓄电池组的实际可使用容量数值,就是容量最低的单节容量数值。
在充放电过程中,BMS要确保电池容量最低的电池不发生过充电或不过放电,做到这一点,电池就不会发生过早的非循环使用性损坏。

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电动汽车投入运行以后,车辆维护中的消耗资金95%是用于电池的维护。维护工作量的90%是用于对电池的维护。
3锂电池的循环寿命远没有发挥出来
锂电池现在的循环寿命,许多厂家已经能稳定达到1500次以上,由于价格高于铅酸电池,其循环寿命也只有达到1500次,电池的使用折旧价才能与铅酸电池相当。按每天一次充放电循环计算,电池应在4年1个月内不更换电池。锂电池的缺点是"娇气",1次过充电或1次过放电,就会造成电池的永久性损坏。政府的政策补贴只能补贴到购车环节,不可能补贴到车辆的使用环节。如果BMS的管理能力不能把蓄电池循环寿命发挥出来,车辆的运行成本就会高于燃油车,电动车的商业运行就不能实现。
4BMS是电动汽车的第四大总成
通常人们都说电动汽车有三大总成:牵引电机、控制器和蓄电池。而把蓄电池管理系统划拨给蓄电池,认为BMS是蓄电池的一个附件,把BMS的选购配套、改进提高划给蓄电池厂,这是错误的。正是这种错误的认识和生产布局,造成了电动汽车目前没有商用价值的困境。
蓄电池制造业行业是电化学行业,工厂的设备、人员配置、工艺管理人员的知识结构、实验设备、研究方向等工作,都是按照电化学行业的要求配置的。电池厂家通常都是购买其他公司的BMS系统,至于管理效果,只有用一轮才知道。蓄电池厂家并不具备这方面的技术力量。这种情况,就是通常所说的"懂电池的人不懂车,懂车的人不懂电池"。
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要做好这项工作,需要以电子技术专业为基础,汇总计算机专业,信息处理专业等技术,把行车时的控制器、电机、蓄电池组、充电机等信息汇总处理,显示给司机和维护人员。它把车辆上的部件有机的综合为一体,它的重要性和功能,远远超过蓄电池组附件的概念。BMS实际是多专业的融合技术产品,它是电动车的核心技术产品之一,是整车的神经系统。所以在有的国家,有效地BMS的价格比蓄电池组要贵。
把BMS确认为是电动汽车的第四大系统总成,才能在技术路线、产品研发、生产布局、维护管理上形成符合实际的措施,电动汽车才能迈过"蓄电池组早期失效"这道门槛,进入"下一步"。
5管理系统的构成
BMS系统,有两个方面。车上的硬件是显示、采集和处理软件。这是许多人理解的BMS。有了这样的系统,是不可能保障车辆在4年内不发生电池因损坏而被更换。
BMS系统,还应包括车下的定期维护管理工艺和专用设备。这就像燃油车的一包、二包、三包一样,需要对车辆的蓄电池做定期的维护。维护的主要工作是调节蓄电池组个单节容量的均衡性。把不符合使用标准的蓄电池替换下来转行使用,充分利用蓄电池的使用价值。
BMS的有效性可用两项指标来衡量:
(1)技术效益:在车辆正常的使用条件下,使蓄电池组中的每个单节都能处于合理的工作条件。
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(2)经济效益:把蓄电池的循环寿命充分发挥出来。把车辆的运行成本降低到燃油车以下的水平。
如果做不到这一点,就不是有效地BMS。
6技术难点
对电池内保有容量的判定,这是BMS设计制作的技术始点。也是合理维护工艺的起点。
首先要知道现在电池保有容量CB值是多少,才能知道是否需要充电?充电后是否有效?还能不能继续放电?还能放出多少电量?现在离安全临界点还有多远?
现在市场上BMS流行的方法是根据原始放电数据,经充放电循环后计算容量的增减量予以显示。这种方法是静态的测量,由于电量转换成化学能牵制因素较多,是不能准确计算的,由于计算产生的偏差会积累,最后显示的数据就会误导用户错误的使用蓄电池。
合理的测量蓄电池CB值的方法是用直接动态的行车数据判断CB值。利用行车时的数据,对蓄电池组的CB值进行测定。这个数值测定的越准确,BMS控制和显示的依据就越准确。
我们已经完成了对铅酸电池的保有容量的研发,研制的检测仪见图1。这种检测仪可以即时、定量、无损、连续测量阀控电池的CB值。这项技术已经用于对通信行业的蓄电池维护。在这项工艺的基础上,结合备用电源的技术条件,提出了"阀控蓄电池容量在线维护技术"。这项技术已经在四川联通使用了一年,使用的结果,使电池报废量减少一半。由于有巨大的环保效益和节能效益,中国电池工业协会向工信部申报国家标准。 修理工之家http://www.xlgzj.com
把这项成熟技术融入电动汽车BMS中,有望突破电动汽车蓄电池早期非循环性损坏难题。
7无奈的选择
有的电动车厂家和用户,在尚未找到有效地管理系统前,只能采用降等使用的方法使用电动车。基本方法如图2所示。在图2中,蓄电池使用一段时间后容量一定是高低参差不齐的,其中红色单节是容量低于安全限界的单节,蓝色单节是在安全限度内容量最低的单节。车上管理系统的责任是维护是防止红色的单节彻底损坏,失去转行使用的价值。维护作业的责任是把红色单节及时更换为大于蓝色容量的单节。在维护作业前,蓄电池组只能降等在"限制适用范围"内工作,而不能在"合理适用范围内工作",这样蓄电池组的结构容量就无法发挥出来。
显然,维护工作越滞后,有效容量被限制使用的范围就越大。如果不加限制,蓄电池组就进入了连续更换被损坏电池的泥潭。
8电动汽车锂电池的维护作业
维护的原则是根据管理系统的数据,进行容量均衡性调整。100个循环至少做一次。具体频次依据用户的电池容量标准和电池组单节数量确定。
更换单节的原则是结构容量CJ和保有容量CB基本相同。这是一个技术含量较高且工艺难度较大的作业过程。结构容量的一致可以保障能和车上电池组充放电容量匹配。保有容量一致可保障第一次循环不发生过充和过放。 维修知识http://www.xlgzj.com
使用锂电池的电动汽车,BMS系统技术开发是个永恒伴随着电动汽车的课题,其深度和广度永无止境。
使用铅酸电池的电动汽车,不需要车上的BMS系统,车下的维护工艺也较锂电池简单得多,这是铅酸电池自带的优点。在电动自行车上普遍使用铅酸电池而不是锂电池,原因就在于此。(责任编辑:admin)
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