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1、电池管理技术,2011全球新能源汽车大会 北京,1,CONFIDENTIAL,演讲内容,CONFIDENTIAL,2,Enabling the growth of li Ion battery powered solutions all over the World,简述 何谓电池管理 电池管理市场分析 BMS性能和技术发展挑战 应用案例分析 Lithium Balance的BMS技术,CONFIDENTIAL,3,Enabling the growth of li Ion battery powered solutions all over the World,简述 何谓电池管理？(BMS
2、101) 电池管理市场分析 BMS性能和技术发展挑战 应用案例分析 Lithium Balance的BMS技术,何谓电池管理,所有电池都需要某种程度的管理，以便发挥电池组最佳性能。 电池组越大，就越需要电池管理。 锂离子电池相对昂贵和不能容忍滥用的特点决定电池管理是至关重要的。 锂离子电池本质上的不安全性要求电池必须妥善管理,4,集功能和管理于一体，确保电池组或电芯操作安全可靠：,1,2,BMS 硬件架构,5,CONFIDENTIAL,可以提供多种形式硬件，典型形式： 独立盒装单元 散板与电池组集成构成电池包 分布式专用封装单元组合,3,锂离子电池需要电池管理,电池管理系统(BMS) 能够连续
3、监控和管理电池组内电芯的充电、放电、温度以及提供应用程序的接口,6,CONFIDENTIAL,过充电锂离子电池爆炸图,试验曲线图,保护功能,9,BMS监控每一只电芯状态，并对严重情况作出处理； 电压监控能够避免过充电或过放电； 电流监控能够避免过流和短路； 温度监控能够防止损伤电池和延长电池组寿命； 处理措施举例： 减少负载输出(例如：降速) 或断开电池组的负载输出 断开充电器和电池组连接 启动制冷系统（例如：启动风扇）,特性和功能,测量电池组电压和电流 检测电芯的电压和温度 SoC and SoH估算 均衡电芯 控制充电器 对地隔离故障检测 接触器控制(安全关闭接触器) 通过CAN总线提供电
4、池组状态、错误通知、可允许的性能限制 日志记录功能 用于电池使用保修提供支持,BMS 特点和优势综述,11,CONFIDENTIAL,电气安装示意图,通信连接示意图,13,演讲内容,CONFIDENTIAL,14,Enabling the growth of li Ion battery powered solutions all over the World,简述 何谓电池管理？(BMS 101) 电池管理市场分析 BMS性能和技术发展挑战 应用案例分析 Lithium Balance的BMS技术,BMS市场定位,CONFIDENTIAL,15,BMS功能发展,CONFIDENTIAL,汽车
5、级BMS设计需求,设计需求: 多重安全保护 电压和温度测量的冗余设计 处理器冗余设计或无故障运行 软件架构 按照 ISO26262标准 的功能开发 实时开路电压测量 基于时间推算电池行为模型的算法 认证 开发过程和产品的完整文档 环境测试 电磁兼容性测试 保证能力 整个生命周期的电池参数记录 价格 性价比最优,17,SAFETY AND RELIABILITY,演讲内容,CONFIDENTIAL,18,Enabling the growth of li Ion battery powered solutions all over the World,简述 何谓电池管理？(BMS 101) 电池
6、管理市场分析 BMS性能和技术发展挑战 应用案例分析 Lithium Balance的BMS技术,均衡,串联组合内各个电芯的荷电状态均衡 电池组容量的最大化 电池组长寿命的关键因素之一 低质电芯功能最大化关键技术 在电池组内电芯寿命方面问题较大,CONFIDENTIAL,19,主动与被动均衡,CONFIDENTIAL,20,主动均衡的挑战,确定能量流动方式 可以实现一个有价值的均衡能力5A 模块之间的能量转移 元器件数量和成本综合考量 元器件数量和可靠性综合考量 专利侵权方面的考量,CONFIDENTIAL,21,未来发展和挑战,确保安全性和可靠性 能源最丰富的电芯是最危险的，我们如何安全使用
7、它们？ 如何处理多个电芯寿命差异？ 如何减少采集数据来保证电池模型精确？ 整合充电基础设施 网格充电控制 直流充电支持 适合大众的安全充电方式 计费 降低成本 如何在提供基本功能、合理价格和由低到中的能量之间折中？ 在不损害安全前提下减少项目总体成本。,22,演讲内容,CONFIDENTIAL,23,Enabling the growth of li Ion battery powered solutions all over the World,简述 何谓电池管理？(BMS 101) 电池管理市场分析 BMS性能和技术发展挑战 应用案例分析 Lithium Balance的BMS技术,BMS
8、案例-街道清洁车,CONFIDENTIAL,24,“LB公司电池管理系统的保护和监视使Tennant能给电池组5年的保证。” -项目经理Vipin Pillai,500ZE 在进行清扫工作,LITHIUM BALANCE的S-BMS ； 15千瓦无刷电机； 2对60千瓦电池组布置，配置自动均衡系统； 运输速度为25公里/小时； 8小时作业。,BMS案例-TOYOTA叉车,CONFIDENTIAL,25,LiTHIUM BALANCE Type 100160,Toyota BT Reachtruck lithium ion battery mock up with LiTHIUM BALANCE
9、 s-BMS included,“每辆卡车配置一套电池组意味着公司将减少50%的电池组和节省大量的电池组更换时间，长循环寿命和免维护给ROI和 TCO留下深刻的印象。”SuperGros A/S公司物流和运营部门经理Sune Kristiansen,LITHIUM BALANCE的S-BMS ； 48V/ 800Ah； 32KW LiFePO4电池 ； 24小时的冷藏库功能(零下20度)。,Installation of the Lithium Ion battery pack,BMS案例-Aixam Mega 翻斗车,26,The electric Aixam Mega Mini tippe
10、r,LITHIUM BALANCE的集成48伏I-BMS 160安时电池组系统 由2种模式动力模式： 纯锂电动力，400安时 160安时锂离子电池组+Balland 的燃料电池系统,完善两辆Proton的汽车,使用软包电芯完成模块化的完整的电池系统设计 整合工作由 Lotus Engineering完成,BMS案例-ECOTRUCK 7500型车,CONFIDENTIAL,28,“经过两年的运行，电池容量仍然保持95%”,LiTHIUM BALANCE的S-BMS； 电池组：800Ah、 96V； 续航里程：100 km/次； 最大速度约40公里/小时。,BMS案例-绿色能源空中升降机,电池组
11、经过测试不同的电池组结构，丹麦的Time公司决定采用LithiumBalance公司的大量标准模块完成装配，模块内配有电池组、充电机、电缆和电池管理系统。,CONFIDENTIAL,29,BMS案例-乘用车,LITHIUM BALANCE的S-BMS； 275伏系统，44千瓦时电池组； 正常30千瓦的电动机； 150公里的续航里程； 最大时速为110公里/小时。,“经过Enerblu Fiat 认证批准的电动转换器汽车”,BMS案例-MAN重卡,CONFIDENTIAL,31,AGV MAN truck - battery box visible behind front wheel,Batt
12、ery modules with battery management,LITHIUM BALANCE的S-BMS ； 150180千瓦直流无刷电机； 120千瓦时电池组，310伏； 一次充电续航里程为150公里； 整车最大重量为12吨。,BMS案例-混合机车,CONFIDENTIAL,32,LITHIUM BALANCE的S-BMS； 火车能够以柴油、电力或电池为动力运行； 在匈牙利运行使用中。,Modular BMS and battery pack,一个整合的方案,355V 53Ah consisting of 12 battery modules, and 355V 106Ah con
13、sisting of 24 battery modules E.g. A battery block for 53Ah system is made of 8 Kokam cells and 1 LMU board Integrated communication between the modules (plug-in),演讲内容,CONFIDENTIAL,34,Enabling the growth of li Ion battery powered solutions all over the World,简述 何谓电池管理？(BMS 101) 电池管理市场分析 BMS性能和技术发展挑战
14、 应用案例分析 Lithium Balance的BMS技术,产品类型,35,集成BMS,S-BMS,PC软件 配置单 实时监控 数据记录,附件 电缆线束 保险丝链、安装座、分流器等,充电机 800瓦-3,2千瓦 经过认证的供应商 由“锂平衡”进行配置,开关电路 标准开关盒； 客户化定制设计。,用户清单,36,“近两年完成了超过 140 个客户的项目”,先进的软件程序,自主配置用户系统 监控功能 记录功能 可下载板内存储的错误日志 用户自主定义CAN总线信息 创建电池模型 自主配置错误事件信息 保存配置信息 下载已存储的配置信息,37,易于建立电池模型,基于温度、放电倍率补偿的增强型库仑计数法
15、验证算法的试验一直持续到2011年,38,放电电流限制,电池模型可使用SoC或温度的函数来计算允许的放电倍率,39,可再生电流限制,电池模型可使用SoC或温度的函数来计算允许的可再生电流,40,You choose the response,User configurable safety shutdown sequence, you determine on which errors the system will open relays and after how long Two levels of error notification over CAN, configurable wa
16、rning level followed by configurable error level,安全性架构,电芯级别：过压/欠压保护，通过CAN总线广播警告信息，按照用户定义方式进行故障处理； 模块级别：在电池组内和LMU板上的设置温度传感器来完成超温保护，在每个电芯周围链式排列PTC传感器来实现对电芯的高温保护； 电池组级别：电芯/电池组的电压不匹配，通讯错误，绝缘故障，过流/短路，按照用户定义方式，通过CAN总线广播警告，同时控制接触器来进行故障处理； BDU级别：接触器状态的安全检查来检测接触器是否处于正常工作状态，选项HVILL用于检查接触器状态； 微处理器级别：板级看门狗，以防止系统死机,42,BMS 5.7版最新功能,A cell voltage calibration function The precharge function has been improved to give a more precise operation Autonomous balancing ； Use with external leak detection
