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电动单车的 BMS 及其无线化

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电动单车绿色清洁、方便快捷、使用成本低,成为不少居民的出行选择。伴随电动单车的广泛应用,一些因线路、充电等问题引发的安全事故等现象较为普遍,电动单车电池的容量、安全系数、健康状况与续航能力日渐成了关注重点。

2019年3月26日,工业和信息化部发出消息,电动单车新强制性国家标准《电动自行车安全技术规范》于2019年4月15日正式实施,虽然国家并未确定淘汰铅封电池,电动单车铅封换锂电和智能化却已是大势所趋。相对于该领域广泛采用的铅封电池,锂电池具有工作电压高、体积小、能量密度高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长等优点。锂电池由众多锂电芯组成,这提高了充放电安全和与电池寿命相关的操作的管理的难度,对电池管理系统(BMS)提出了更高要求。

电动单车应用BMS功能需求体现

BMS系统能对电动单车电池的充放电、电池温度、单体电池间的均衡进行控制。在电动单车中,动力锂电池组作为核心部件之一,在制造成本中占有极高的比重,电池管理系统作为电动单车动力电池组的监控管理中心,必须对电池组的温度、电压和充放电电流等相关参数进行实时动态的监测和管理。

安全需求

锂电池一次过放电便会造成电池的永久性受损,在极端状况下,锂电池温度过高或是过充电会造成热脱控,电池会裂开甚至于发生爆炸。因而需用BMS来严控充电及放电的全过程,来防止损坏电动单车电瓶的情况发生。

此外,电池内短路是最麻烦、最难明确的热失控原因,在现阶段,这也是电池安全领域全球性的难题,可能会造成严重的影响。并且,电池内短路现在还不能从源头上去避免,而利用BMS电池管理系统能够迅速鉴别电池内短路,以达到对电池的短路保护。其双重短路保护、双重过流、过充、过放保护等技术,充分保障了电池的使用安全,进一步延长了电池寿命。

功能需求

电池在运行的时候,需获取电池的SOC(Status of Charge电荷状态)参数,BMS系统能利用SOC参数去分析电池所剩的电量,BMS系统就会根据每一个电池单体的实际情况来分配如何为电池充电,哪一个电池单体已经充满可以停止给它充电等。电池在不同温度下,运行性能也会随之产生变化,BMS电池管理系统可以让其稳定在最佳工作温度区间(25℃~40℃)。

同时针对电池在制造、运行过程中形成的非一致性,以及容量、内阻随电池生命周期的变化,BMS能够利用其电均衡功能改善不一致性,提升整体性能。

无线物联网技术充分赋能BMS系统升级

2022年2月18日,工业和信息化部科技司公开征集对《电动自行车用锂离子蓄电池安全要求》的意见。意见要求我国电动单车在传统BMS基础功能上增加远程监控和管理功能,形成无线BMS管理系统。无线BMS实时监测电池包健康,平衡每个电芯化学表现,优化电池性能,可以通过云端应用和云端算法对其管理状态进行优化,并对电池可能遇到的突发事件提供预警和远程处理的便利。无线BMS通过数据采集系统,信号传输系统,云端业务算法和应用,用户端APP等,把传统的BMS带入了可以对电池进行远程进行监控和管理的智能物联网阶段。无线BMS需要实现远程监控和管理功能,主要依靠LTE CAT1模块,?NB-IoT模块,低功耗蓝牙模块等来实现。

LTE Cat 1系列模组为BMS电池管理终端提供无线联网服务,通过内置LTE Cat 1模组,能够将电池运行状态实时上传,实现锂电池全网监控,同时向下兼容2G,减少网络盲区。Cat1是针对中低带宽物联网设备设计的网络制式,是3GPP Release8中的重要部分,能够提供比NB-IoT技术更高的数据速率。基于NBIOT协议的BMS远程监控系统,远程控制终端通过互联网云平台与NBIOT模块进行信息的交互,互联网云平台对从NB-IoT模块传输的电池状态数据进行分析处理及数据管理,对车用电池进行实时管控,提高了车用电池的管理效率。低功耗蓝牙可以将智能BMS系统的监测和管理系统车辆实现与智能手机或中控面板作连接,也能利用移动终端的数据通信功能转连接至云端互联网。手机下载相应软件,通过手机上的软件就可以和电动单车进行智能双向互动。手机终端等不仅可以显示由电池管理系统监测到的电池电压,电池温度,电池健康状况等,它也可以显示已骑行里程和剩余里程,同时还可以实现寻车的功能。

无线BMS优势特点

智能监控 ?

电池数据会被无线通信系统实时地传输到云端,让用户通过APP即使远在千里之外,仍旧可以很清晰地了解电池的运行状态。BMS电池智能管理可全方位保护电池安全,时刻检测电池温度、电流及电压等数据并上报平台,并结合BMS保护板实现充放电管理、高温报警等功能,发生异常时,用户会实时收到异常提醒,方便采取操作。

智能管理 ?

原本需要打开电池取出模块才能对BMS进行的一些参数调整,现在只需要通过APP就可以实现。同时可以远程对电池进行断电,固件升级等操作,大大节省了操作成本。设备可对接第三方平台进行数据收集及统计,帮助运维方掌握电池生命周期,还可对设备进行远程OTA升级,实现便捷统一管理。

智能定位防盗 ?

通过定位技术可精准追踪电池位置,助力企业实时监控电池分布信息,有效降低电池丢失风险,还可共享位置开展换电业务,并协助政府进行位置监管。

由于行业对安全重视程度日益提高,且用户对智能体验的要求也越来越高,作为未来电动单车的动力大脑,无线BMS是该产业链的关键所在。作为国内知名的无线物联网方案提供商,深圳信驰达科技以其专精的射频技术、嵌入式开发和云管端系统开发能力,为多家海内外电动单车领域厂商提供了各个层次的产品技术赋能。

       原文标题 : 电动单车的 BMS 及其无线化

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