电动汽车安全大计

　　电动汽车动力系统的核心是动力电池组，通常一个电池系统中包含上百个，甚至上千个电芯，如何保持电芯工作在合适的区间内，电池管理系统(BMS)发挥着重要的作用。

　　本篇研究周报的主要内容是电池管理系统在电动汽车动力电池系统中的重要性。通过几个典型的案例，分析研究电池管理系统在设计不妥当的时候会如何影响电池系统和整车的正常运行，供整车企业参考。

　　第一部分整车安全和电池系统

　　首先是安全层面，我们可以发现BMS设计不当，主要是电池参数监测机制失灵对于电动汽车而言会带来相当的安全隐患，与BMS和电池相关的整车危害包含：

　　1.意外释放的热能引起燃烧或火灾：电池管理系统未能有效反映电池工作状态，导致在车辆使用过程中，电池意外地释放热能引起燃烧和火灾;

　　2.意外减速：车辆在行驶过程中，由于电池自身安全机制缺陷，无法提供足够的能量，功率输出特性降低，车辆意外减速;

　　3.暴露于高电压系统：BMS系统设计不当不能保证电池在合适电压范围内工作，而高压电气系统会对车内乘员产生直接的电气威胁;

　　4.意外接触有毒/易燃化学品：BMS设计不当还可能带来烟雾监测功能失灵，如此，电池系统产生的有毒气态或液态的物质会泄露到乘客仓里，带来接触危害;

　　5.加速失效、整车动力丧失：与第2点类似，电池功率在某些场景下受限。

　　图1电池系统安全在整车安全方面的定位

　　因此，我们需要考虑的是，在BMS系统失灵的时候，整个零件层面都会产生哪些一系列反应。在以下的案例中，BMS承担着更多的功能，所以也是以探讨BMS的问题为主。

　　图2电池系统分解

　　由于动力电池系统牵涉比较多的部件和供应商，当典型的失效问题发生时，如下图所示，要解决这些问题往往需要从Tier1展开，定位问题的严重性，然后再一级级往下进行分解。

　　SOC(stateofge，电量状态)算法是BMS开发应用的关键技术之一,企业对SOC估算的高精度也往往是宣传的亮点。

　　从一般的电池管理系统的SOC估算误差原因分析，大致有以下四个变量，这些扰动因素共同作用，使得整个SOC估算出现偏差。当某些元素出现偏差的时候，就使得整个电池系统可用能量估算出现巨大的偏差，才出现九龙电动客车的安全问题发生：

　　1.温度因素对剩余容量以及总容量的影响;

　　2.安时积分误差对剩余容量的影响;

　　3.电池组一致性对剩余容量以及总容量的影响;

　　4.循环寿命对总容量的影响。

　　在这个案例里面，由于温度和容量表没有经过完善的梳理，使得SOC与温度校准的表格出现问题，SOC在前期掉的比实际要慢，等到后面较低温度可用容量放不出来的时候，整个车辆也就出现了直接的故障。这个是从功率和能量层面都要去仔细校验的。

　　电池管理系统采集的物理参量有电压、温度和电流等，为此需要设计一系列诊断机制，当外部的工况超过了设计估计时，一定条件下就会激发电池的诊断保护机制，从而使得整车无法行驶。

　　整个电池系统是为电动汽车提供系统能量的，当电池系统或者电池管理系统产生误判，无法提供足够的功率和能量时候，在某些地形和车速条件下，整个动力系统的运行就出现了极大的限制，相应的车辆行驶故障也就产生了。

　　小结

　　电动汽车的运行实质是电气系统整合到传统机械驱动的系统，对于电动汽车而言，电池管理系统是能量供给的控制单元，其设计中一系列诊断和保护机制，是控制系统鲁棒性和相应功能安全的保障，既是对动力电池的保护，也是对电动汽车行驶安全的保护。

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