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锂电池组BMS产品的第三种架构

目前锂电池组BMS产品主要有2种架构,集中式管理系统和分布式管理系统。集中式成本较低,但是线束比较复杂,而且需要和电池单体一一对应,如果接错会有电池短路起火的风险。分布式的线束相对简单,但是单体管理单元(CSC)仍然需要和电池单体保持一一对应的关系(通过在CSC上设置软地址或者硬地址来解决),给生产和维护带来了额外的工作量。而且需要注意的另外一点是,如果要实现主动均衡功能,这两种架构的BMS还需要额外的连线来完成能量的转移。不仅如此,还需要解决的另一个难题是开关矩阵,就是能量如何从整组电池中流入任一个单体。目前有在用的方案是通过继电器,实现简单,但也带来了寿命和可靠性的问题。因为继电器是一个机械电子元件,有寿命的限制和开关动作时粘连的危险。还有一个解决方案是用电子开关,MOSFET,但是会带来成本和电路复杂性的上升。
从功能实现的角度来看,BMS的所有功能都没有不可逾越的技术门槛,但从实际使用的角度来看,BMS产品的难点在于复杂的线束、一一对应的关系和大电流主动均衡的低成本实现。集中式管理系统和分布式管理系统都没能很好的解决这些问题。
深圳的一家初创公司提出了第三种架构,积木式架构,干净利索的解决了BMS的难题。

系统由UM(单体模块)、控制器和总线(2线制)三部分构成。电池组根据单体数量分成一组或多组,每个电池单体配有一个UM模块,该模块为标准模块,没有任何软硬地址设置。模块为4端口, 2个输入2个输出,输入与电池单体正负极相连,输出与每组总线相连;总线为2线制,可以传递数据和能量,主动均衡电流可以达到10A;总线与控制器连接,这样就形成了一个系统。象搭积木一样,多个系统可以通过CAN总线连接构建成更大规模(百串级别)的电池组能量管理系统,积木式架构由此得名。组成系统的模块和总线都是标准部件,只有控制器根据系统规模大小会有相应设置。
  初看之下,这种架构和分布式架构类似,其UM和分布式的CSC功能相似;但是其UM比CSC要更简洁,更灵活,不用任何地址设置,这也就是说,任意2个UM都可以互相替换,生产和维护效率会高很多,对操作人员要求也没那么高。总线只有2根线,却把数据传输和能量传输统一起来,解决了线束和矩阵开关的难题。这BMS的第三种架构,有潜力成为BMS产品的最终架构。

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