電池管理系統(tǒng)（BMS）被廣泛運用于固定式或者移動式儲能系統(tǒng)，動力鋰電池系統(tǒng)，BMS的功能包括：監(jiān)測、控制和保護電池。下面東莞1xbet鋰電，就和大家具體來看看鋰電池的結(jié)構(gòu)及BMS功能：

一：鋰電池結(jié)構(gòu)及電壓，容量的組成方式

鋰電池可分為電芯、模組和電池包。

電芯通常有三種不同的外形：圓柱、軟包和方形硬殼。由于電芯的可用電壓窗口和能量容量有限（例如，圓柱形鋰離子電池的3.7-4.2V和2000毫安），因此它們被通過將電芯置于串聯(lián)或并行配置中來組合成更大的電池組。

鋰離子電池通常先并聯(lián)，從而形成一個“更大容量的電池”，然后將并聯(lián)電芯串聯(lián)起來，從而降低了電池包保護的復(fù)雜性。在電池工業(yè)中，首先指定串聯(lián)的電池數(shù)量，然后是并聯(lián)的電池數(shù)量。例如，在日產(chǎn)Leaf電動車中，將2個軟包電池串聯(lián)起來，然后并聯(lián)起來，形成一個約7.5V和488Wh的“2S2P”電池模組，最后48個這種模組被組合成一個360V電池包。

2、BMS需求

在正常的操作條件下，鋰離子電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電池產(chǎn)熱有限。當電芯超出其限制（稱為安全操作區(qū)域（SOA））使用時，電能的轉(zhuǎn)換會很快超出控制并產(chǎn)生大量的熱。如果釋放的熱量超過電池外殼和冷卻系統(tǒng)的散熱能力，就會發(fā)生不可逆的熱失控，可能導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸。然而為了達到盡可能高的能量密度，電芯以幾何形狀緊密地堆疊在一起，加劇了這個問題。

因此，BMS最重要的任務(wù)是提供安全功能，使電池組中的電池在電壓、溫度和電流方面不超過規(guī)定的限值。

由于制造和老化的差異，電芯的容量或特性會有微小的差異。在電池包的使用壽命中，這些差異可能導(dǎo)致電芯之間的不均衡，其中一個電芯充滿電，而另一個電芯沒有。在充電或放電時，電池包總壓通常保持在其限度內(nèi)，然而當電芯電壓沒有被監(jiān)測時，在達到電池包限值和停止充放電之前一些電芯可能已經(jīng)超出了它們的限值。因此BMS應(yīng)該能夠監(jiān)測電芯電壓并采取適當?shù)陌踩胧Ｏ喾矗旊娦颈槐O(jiān)測時，整個電池包的性能由最弱的電芯決定。BMS可以提供電芯均衡功能，在一定程度上克服電芯之間的小差異。反過來，這將提高電池包的使用效率（如電動汽車的行駛里程）和壽命。因此BMS的第二個任務(wù)是延長或提高電池的壽命和效率。

3、BMS功能

具體的BMS功能可以分為五個方面：

①檢測和控制：BMS必須測量電池電壓、溫度和電流。它還必須檢測絕緣故障，控制接觸器和熱管理系統(tǒng)。

②保護：BMS必須包括電子和邏輯，以警告或保護電池供電系統(tǒng)和電池包的操作員，通過附加的冷卻或加熱系統(tǒng)防止過充、過放電、過電流、電池短路和極端溫度。

③接口：BMS必須定期與使用電池包作為電源的應(yīng)用通信，報告可用的能量和功率，以及電池包狀態(tài)的其他指標。此外，它必須在永久內(nèi)存中記錄異常錯誤或濫用事件，以便技術(shù)人員通過偶爾的按需下載進行診斷。

④性能管理：BMS必須能夠估計充電狀態(tài)（SOC），最好是對電池包中的所有電芯進行估計，計算電池包的可用能量和功率限制，并均衡電池包中的電芯。

⑤診斷：最后BMS必須能夠估計健康狀態(tài)（SOH），包括檢測濫用，并且可能需要估計電芯和電池包的剩余使用壽命。

4、BMS結(jié)構(gòu)

電池的最終物理結(jié)構(gòu)決定實現(xiàn)電池管理系統(tǒng)的架構(gòu)選擇，每一層將在BMS的功能中形成一個子集：

在最低層是電芯采集單元（CMU），每個CMU連接到一個單獨的電芯，或多個并聯(lián)連接的電芯，并測量電芯電壓和溫度，并提供均衡功能。

中間層是模組管理單元（MMU），分組為多個CMUs，并為最高層提供比CMU更高級別的功能。

最高層是電池包管理（PMU），功能為監(jiān)控電池包并與應(yīng)用之間進行通信，通常通過CAN總線通信。

這種分類可以分為三種架構(gòu)拓撲：

①集中式：在集中式BMS中，所有三層都組合在一個實體中，BMS直接連接到所有的電芯。由于需要大量的連接，集中式BMS的可拓展性不是很好。此外由于電池包的總電壓存在于輸入端，這種情況下很難滿足隔離要求。

②模塊化：在模塊化的BMS中，多個MMUs（具有自己的CMUs）與單個PMU通信。MMUs靠近電芯，降低了布線的復(fù)雜性。MMU通過一個隔離的接口與中央PMU通信，避免了集中式BMS的隔離問題。一種常見的變體是MMU/CMUs被縮減到最小的度量和均衡單元（從板），并與中心PMU（主板）通信。

③分布式：在完全分布式的體系結(jié)構(gòu)中，多個PMU控制它們自己的電芯，它們可以相互通信，但彼此獨立運行。在最極端的情況下，每個電芯都配備了一個微控制器來跟蹤SOC，決定均衡、旁路電芯等動作，這種拓撲結(jié)構(gòu)提供了最高的靈活性和可伸縮性，但具有很高的復(fù)雜性和成本。

大多數(shù)商業(yè)BMS采用模塊化拓撲結(jié)構(gòu)，因為它們在復(fù)雜性、成本和靈活性之間提供了最佳的折衷。

5、結(jié)論

在這篇文章中簡要描述了一個典型的電池包結(jié)構(gòu)和使用BMS的基本原理，并引入了BMS的體系結(jié)構(gòu)概念。大家有什么其他需要了解的，可以留言或和東莞1xbet電子一起探討探討。