【电池管理系统】BMS单元的分类与作用

电池管理系统主要是对各个电池单元进行智能管理和维护，防止电池过充、过放，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。 BMS单元包括电池管理系统、控制模块、显示模块、无线通信模块、用电设备、为用电设备供电的电池组以及用于采集电池组的电池信息的采集模块。电池管理系统(BMS)通过通信接口分别与无线通信模块和显示模块连接，采集模块的输出端与电池管理系统(BMS)的输入端关联，输出端与电池管理系统(BMS)的输入端关联。电池管理系统（BMS）的输入端与控制模块的输入端连接，控制模块分别与电池组和用电设备连接，电池管理系统通过无线通信模块与服务器端关联。

电池管理系统的作用

既然称为电池管理系统，那么BMS的主要工作就是处理与车载电池相关的任务。虽然目前的电池制造工艺已经缩小了单体电芯之间的差异，但单电芯锂电池之间的内阻、容量、电压等方面仍然存在差异。容易出现散热不均匀或过度充放电的情况。随着时间的推移，这些工作条件较差的电池很可能提前损坏，电池组的整体寿命将明显缩短。

并且电池处于严重过充状态，存在爆炸危险，损坏电池组，威胁用户生命安全。因此，有必要为电动汽车上的动力电池组配备一套有针对性的电池管理系统，从而有效地对电池组进行监测、保护、能量平衡和故障报警，从而提高工作效率以及整个电池组的使用寿命。

电池管理系统的分类

电池管理系统的三种不同分类：单一集成 BMS、部分集成 BMS 和使用数字孪生的完整 BMS。

单一集成BMS

单一集成 BMS 已在商业地产行业使用数十年，以提高运营效率并降低能源成本。然而，由于单个集成BMS提供的互连性有限，中小型商业地产建筑的成本效益最低。这种传统的 BMS 由安装在建筑物办公室中的不同子系统组成。每个人都有自己的 IT 基础设施，只有建筑管理/设施经理才有权访问这些系统。建筑物中的所有不同子系统（例如 HVAC 和照明）均保持断开连接，并通过人工干预进行单独管理。

那看起来像什么？配备单一 BMS 的较旧建筑物通常由设施人员定期检查建筑物内的每个系统。管理员希望跟踪每个系统上的所有记录数据。他们需要手动正确解释这些数据，以便采取行动来操作和管理建筑物的系统。

例如，为了检查和维护建筑物的 HVAC 系统，设施经理必须前往建筑物的每个楼层，手动记录湿度读数，并每天、每周和每季度重复这些步骤。另外，值得注意的是，设施人员只能检查建筑物内存在的子系统。这个过程既耗时又昂贵，因为问题修复和系统调整无法实时解决和修改。

部分集成BMS

随着子系统的发展和变得更加复杂，对更节能、更集成的楼宇管理解决方案的需求也在增长。幸运的是，建筑物联网 (IoT) 在 2010 年左右发展起来，并迅速改变了游戏规则。因此，采用了集成的 BMS 系统，将多个可以相互通信的单独子系统组合在一起。对于企业来说，这意味着远程监控、基于状态的维护和自动化劳动力调度的兴起。通过数据收集、分析和自动化控制，这些互连的物联网技术对于设施管理者来说非常有价值。

设施管理者现在可以在移动设备上接收电子通知。这使得他们能够更快地对物理子系统甚至现场对构建子系统进行调整。例如，如果办公室的占用率降至零，将通知设施工作人员关闭该房间的所有灯。然后可以远程进行此更改，从而节省大量时间和精力。如上图所示，物联网集成BMS的目标与早期阶段相同：优化建筑性能，从而节省资金。

数字孪生

如今，数字孪生正在改变 BMS 和 CRE 行业。数字孪生将以前不同的 BMS 连接起来，以远程监控流程并优化工作流程。然而，他们也带来了一些新的东西。数字孪生提供实时的新见解，为组织提供最大限度提高效率和降低成本的新方法。

数字孪生通过实时决策和更深入地关注租户体验，提供了一种先进的建筑管理方法。完全启用的数字孪生可以为商业地产业主、住户和运营商提供有意义的见解，从而解决 BMS 的局限性。

BMS 可以调节照明以适应低占用率。然而，只有完全启用的数字孪生才能为入住率下降提供更深入的背景。数字孪生可以突出显示房间内不合格的气流，导致居住者不适，因此很少使用。这些技术不仅提供建筑子系统的当前状态，还通过收集数据提供系统趋势图，以影响未来的管理决策。该技术提供实时数据，了解流程和互联事物之间的交互如何影响照明和暖通空调等资产。

随着 Covid-19 和更多建筑物重新开放，数字孪生技术在运营和维护中的重要性现在比以往任何时候都更加重要。商业房地产公司必须确保采取一​​切措施将建筑物中的病毒风险降至最低，同时继续执行日常任务。幸运的是，数字孪生将使商业房地产建筑能够更好地维护安全空间。

电池管理系统功能

(1)准确估算动力电池组的荷电状态：

准确估算动力电池组的荷电状态（SOC），即电池的剩余电量，确保SOC维持在合理范围内，防止电池因过充或过放而损坏，从而随时预测混合动力功率。汽车储能电池还剩下多少能量或者储能电池的荷电状态？

(2)动态监测动力电池组的工作状态：

在电池充放电过程中，实时采集电动汽车电池组中各电池的端电压、温度、充放电电流、电池组总电压，防止电池过流过度充电或过度放电。同时可以及时给出电池状态，选择有问题的电池，保持整个电池组的可靠性和高效率，使剩余电量估算模型的实现成为可能。此外，还应建立每个电池的使用历史档案，为新型电池、充电器、电机等的进一步优化和开发提供数据，并为系统故障的离线分析提供依据。

(3)单细胞之间的平衡：

即对单体电池进行均衡充电，使电池组中的各个电池达到均衡一致的状态。均衡技术是全球正在研究开发的电池能量管理系统的关键技术。

(4)电池组总电压测量

(5)电池组总电流测量

(6)实时数据显示

(7) 数据记录与分析

同时，选择故障电池，维持整个电池运行的可靠性和效率。

(8)通讯联网功能

电池管理系统的应用

电池管理系统（BMS）的应用非常广泛，主要涉及三大领域：汽车、工业和消费电子。以下是这些领域内具体的应用实例：

1. 汽车领域：

   • 乘用车：在电动汽车中，BMS监控电池组状态，确保电池高效而安全地为车辆供电，同时参与能量回收等高级功能。

   • 公交车和商用车辆：大型车辆需要高容量电池系统，BMS确保电池组在频繁充放电循环中保持稳定，延长续航里程。

   • 特种车辆：如电动车、矿用卡车、救援车辆等，它们的工作环境特殊，BMS需具备更强的适应性和保护机制。

2. 工业领域：

   • 储能系统：在太阳能电站、风能发电站配套的储能单元，BMS管理电池的充放电过程，保证电力的稳定输出和存储。

   • 工业搬运机器人、自动叉车：提高工作效率，通过精细的电池管理延长机器人的运行时间，减少停机维护。

   • 巡逻车、应急电源：确保关键设备在无电网情况下也能持续运行，BMS在此类应用中保障电池的可靠性和安全性。

3. 消费领域：

   • 电动自行车、电动三轮车：小型交通工具中，BMS简化了用户的使用体验，同时保护电池，延长车辆使用寿命。

   • 电动工具：如无人机、吸尘器、园林工具等，BMS帮助优化电池性能，提高工具的工作时间和效率。

在所有这些应用中，BMS通过复杂的算法和传感器网络，执行电池状态监测、分析、保护、能量控制和信息管理等任务，确保电池的性能、耐用性和安全性。此外，BMS还常常集成有通信功能，如CAN总线接口，以便与车辆或设备的其他控制系统交互，实现更智能的电池和能源管理策略。