在政府要強制推行油耗和新能源車輛積分并行管理的大背景下,大量車企都推出了新能源車輛開發上市計劃,而且要持續上量。為了滿足這一系列的計劃,在PHEV(含EREV)、EV這幾個領域上面,車輛企業須要用不同的新能源汽車組合去合乎新政規范、順應市場需求并討好消費者,這就須要對車型的核心指標(續航里程、百公里加速和充電速率)進行一些動態的配置和管理,并才能應對未來可能的電瓶供應商的轉換。在這個過程上面,我們細致地來談一談做電瓶管理系統的價值,還有怎么去做電瓶管理系統。
第一部份模組化供應
簡單而言,隨著電動車輛行業的發展電池的串聯和并聯電路圖,我國也可能與日本VDA一樣,推出車輛用鋰電池標準,電瓶單體和模組的標準化勢在必行。通過對電瓶單體的串聯、并聯或串并聯混和的形式,確保電瓶模塊統一規格,并綜合考慮電瓶本體的機械特點、熱特點以及安全特點。在安裝設計不變的情況下,按照不同的續航里程和動力要求,提供不同電瓶容量,以滿足不同的需求。這些模塊化應用,在單體、模組端都可實現大規模手動化生產,急劇減少生產成本,這就促使整個電瓶企業的供應都以模組為最小單元。
模組化供應改變了原先的電瓶企業的建立形式,原先供應電瓶單體,車企須要從單體開始建立,整個BMS的拓撲結構都要按照電瓶大小來權衡選擇,而在供應模組條件下,基本單元就弄成了模組小總成。
在這個過程中,下一步的集成電瓶模塊,則比傳統電動車輛模塊容納更大容量電瓶組。往年電瓶模塊通常由12個容量為2-3kWh電瓶組組成,如今開始往能容納24個單體的6-8kWh電瓶組轉向。這將在同樣的電瓶空間內,提升電瓶容量,有效降低電動車輛續航。
圖1PHEV和EV模組
軟包的基本情況也是類似的,也開始往這個方向發展。
圖2軟包的模組
如圖3所示,模組上面都是內嵌了LECU的功能,基本把模組氣溫采集和單體電流采集和電流保護給做掉了。
采集單體電流:精度會影響單體差別性的比較
缺相和欠壓的判斷:這兒也是在下邊可以完成的邏輯功能
校準:通過單體累加和模組電流的判斷,實現對整個功能的確診處理
圖3LECU及其基本功能
第二部份電瓶管理功能
如前所述,因為供應模式的改變,電瓶管理功能也就須要匹配整個電瓶系統,底層的基本部件弄成了模組。這兒車輛企業面臨的課題是:
圖4高壓系統構架
這樣一來,整車企業對BMS的掌控需求就很顯著了:
圖5電瓶管理系統內核
這兒就區分成“可變部份”和“不可變部份”,其中共性的部份有:
1)電瓶參數測量:包括總電流、總電壓、絕緣檢查(檢測短路)、碰撞檢查等。
2)故障確診和容錯運行
3)熔斷器控制
可變的部份:
1)熱管理:
圖6液冷和水冷共用一套基礎的BMU系統
2)充電控制
原先的電瓶管理系統的一種主要模式是監控電瓶系統在充電過程中的需求,負責整個電瓶系統的電壓輸入,包含常規充電和能量回收的管控?,F今可變的部份是面向快充的設計,因為消費者的需求和實際的情況,這個地方也是處在挺高的變化區域。
3)均衡管理:串聯的電瓶包在實際使用過程中,每位串聯的輸出容量是不一樣的。而電瓶,除了有過放電和過充電的限制,但是在不同水溫和不同SOC下,輸入和輸出的功率也存在限制。也就是說,單個電瓶的限制,都會影響到整個電瓶。
實際電瓶容量出現較大變化的時侯電池的串聯和并聯電路圖,致使均衡能力定死的情況下,BMU下端須要給出不同的策略。
所以,未來可能的變化是,電瓶管理系統產生上端和下端的分離,為了大量上項目,節省管理和變更管理,車輛廠內需要產生乙方中的甲方,專門做系統軟件的那部份,來負責整個電瓶系統管理的核心算法和配置過程,她們負責設置電瓶的保護和使用閥值,對整個汽車的可用性和售后負責。整個BMS管理的硬件,倒是和車企也沒有關系,這兒須要特別好的軟硬件插口文件,否則極易出錯。我們未來掌控的事也挺有限的。