高压电池管理系统BMS浅析 专题三

本文将延续上一篇推文的内容，继续对高压电池管理系统的功能做出说明，包括绝缘电阻检测、电池温度的热管理和在线故障诊断及安全管理等。

绝缘电阻检测

电动车在使用过程中，会出现诸如碰撞、零部件老化等情况，使整车高压电系统与车辆底盘之间的绝缘出现异常，情况严重时，漏电回路产生的热积累效应将造成车辆燃烧起火。

因此，对高压电系统和车辆底盘之间的绝缘检测，成为了BMS关键功能之一。

GB/T 18384.3-2015人员触电防护中定义最大工作电压大于60V的电力组件为B级电压等级,B级电力组件必须满足其有足够的绝缘电阻。

在GB/T 18384.1-2015车载可充电储能系统中规定BMS需要对动力电池系统所有部件(电芯、高压组件、壳体以及线束等)集成完毕的状态下进行绝缘检测，且采用绝缘电阻阻值来衡量绝缘状态。

必须保证所有导电部件与每一个电池电极之间的绝缘电阻和额定电压的比值大于500Ω/V，即绝缘电阻(Ri ≥ (Vb * 500 Ω/V))

如果BMS监测到绝缘电阻降低至规定数值以下，则存储一个DTC(高压绝缘异常)，并在组合仪表上显示警告灯亮起，将异常情况告知驾驶员。

丰田混合动力的绝缘电阻检测电路

对电池温度进行热管理/监控

一般电池包的理想运行温度为0℃~35℃，最高运行温度为60℃。

当电池温度低于下限温度，电池无法正常工作，除了导致车辆无法正常启动外，对电池本身也是种伤害。

电池低温放电会造成电池电解质活性降低，导电能力差，放电能力差。如果在低温时强行充电，还会造成负极析锂问题和容量永久损伤，析出的锂不断积累，成为热失控的重要起因。

因此，在动力电池温度较低时，需要通过加热器间接给电池加热。

动力蓄电池内部加热组件

在绝大部分实际使用场景下，大功率放电的电池模组升温速度是很快的。尤其在夏季高温环境下，当电池温度超过上限时，会出现电池容量和输出性能下降，甚至出现电池膨胀和鼓包等现象。

因此，需要通过BMS监控电池的温度变化，来防止电池过热。

BMS系统通过抑制充电电流和输出电流，以及启动冷却系统，比如加快冷却风扇转速，增加冷却液阀门的开合角度等等，使电池包温度维持在合理范围内，防止热失控的产生。

目前主流的冷却方式主要有风冷和水冷两种。

BMS具备的热管理功能，对保障动力电池安全和延长其寿命有着重要作用。

风冷系统及水冷系统

在线故障诊断和安全管理

由于高压电会对人体造成巨大伤害，因此BMS一项非常重要的功能，就是在线故障诊断和安全管理。

电池系统常见故障包括但不仅限于电池组、高压电回路、热管理等各个子系统的传感器故障、执行器故障以及网络故障、各种控制器故障等。电池组本身故障是指过压(过充)、欠压(过放)、过电流、超高温、内短路故障、电解液泄漏、绝缘降低等。

BMS能够实时监控电池包的运行状态，在诊断到上述故障后，通过通信线束向整车控制器发出警示，要求整车控制器对故障进行处理。如果BMS判断故障已超出设定阈值，则可以判断是否直接断开主回路电路，以防止高温、低温、过充、过放、过流、漏电等对电池和人身产生损害。

电池系统的故障处理机制，一般采用故障分级处理方式，即不同的故障等级对应不同的处理方式。

故障等级与对应的处理机制一般分为3类：

1

轻微故障--发送警告，可继续运行

2

严重故障--发送警告，限制电池系

统运行功率

3

危险故障--发送警告，终止电池系统运

行，并记录故障

除了以上核心功能外，BMS系统还具备系统内外信息交互、电池历史信息存储、高压互锁回路监测等功能。

其中有关高压互锁回路监测，涉及到高压线束，在之前有关高压部件和高压线束的防护与标识设计推文中进行了详细说明。

高压电池系统BMS浅析 专题一

高压电池管理系统BMS浅析 专题二

总结来说，BMS的核心功能就是检测电池电压，充放电电流以及温度等信息，并且计算电池的荷电状态，来选择或调整充放电方式，以及确定是否需要开启均衡管理，并且根据异常状态对电池进行保护，确保电池的安全，延长电池的使用寿命。