鉅大LARGE | 點擊量：546次 | 2022年01月12日
窘境下的BMS：我不殺伯仁，伯仁因誰而死？
在新能源汽車產(chǎn)業(yè)冉冉升起的當(dāng)下，伴隨著新能源汽車數(shù)量的激增，有關(guān)各類新能源汽車事故的報道也逐漸進入了公眾視野。新能源汽車的安全問題已經(jīng)成為各方關(guān)注的社會熱點問題。
據(jù)不完全統(tǒng)計，自2010年以來，我國新能源汽車安全事故共有49例，分析這49例事故，充電、電池故障、碰撞、涉水是引發(fā)安全事故的重要誘因，而其中電池故障導(dǎo)致的事故超過總量的50%。引發(fā)電池故障的誘因是多種多樣的，但重要表現(xiàn)在動力鋰電池在熱濫用、電濫用和機械濫用等因素下導(dǎo)致動力鋰電池的能量集中釋放，其中包括電能的釋放和化學(xué)能的釋放，最后集中表現(xiàn)在動力鋰電池出現(xiàn)熱失控擴展而引發(fā)車輛的燃燒和爆炸上。
目前為了提高車輛的性能，各家車企都在嘗試為自己的新能源車型上添加比能量更高的動力鋰電池。新能源汽車行業(yè)似乎興起了一場高比能量電池的技術(shù)風(fēng)潮。動力鋰電池比能量越高，也意味著發(fā)生事故后的造成的危害也就越大，乘車人員也面對著更高的安全風(fēng)險。一支能量密度在350wh/kg的高比能量電芯，其發(fā)生熱失控時釋放溫度可以高達(dá)1200℃。而車輛電池包中往往包含成百上千支電芯，一旦發(fā)生安全事故，后果是難以想象的。同時除了由熱失控擴展造成的燃燒、爆炸外，乘客還將有可能面對電能釋放和化學(xué)物質(zhì)外漏造成電侵害和化學(xué)侵害的問題。新能源汽車的安全技術(shù)面對著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
工程師們都在想方設(shè)法提高新能源汽車的安全性能，以減少車輛事故的發(fā)生概率，降低事故發(fā)生時乘車人員的損害，提高事故發(fā)生后乘車人員被救助的幾率。除了通過對整車的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化，對車體材料進行升級，完善車輛的安全系統(tǒng)，工程師們還把目光聚焦在新能源汽車的動力鋰電池系統(tǒng)上。
新能源汽車動力鋰電池系統(tǒng)重要由電芯+BMS+熱管理組件和封裝材料構(gòu)成，動力鋰電池系統(tǒng)安全性的提升依賴于安全優(yōu)質(zhì)的電芯，先進的BMS技術(shù)，完善的熱管理系統(tǒng)，成熟的構(gòu)型技術(shù)、防護系統(tǒng)設(shè)計和保護電路等，而BMS作為串聯(lián)各種功能的"指揮官"，成為提高新能源汽車安全性能的關(guān)鍵。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
BMS的重要職能是對新能源汽車的動力鋰電池系統(tǒng)進行安全監(jiān)控和管理。受到新能源汽車整車技術(shù)線路的影響，車輛搭載的BMS系統(tǒng)也會有略微的差別。但BMS的基本功能至少包括：電池參數(shù)檢測（SOC、SOH、SOE）、故障診斷、安全控制和報警、均衡控制、溫度控制、功能安全、EMC等。BMS對動力鋰電池系統(tǒng)的安全管理，特別是對動力鋰電池系統(tǒng)熱失控的預(yù)防和處理，對新能源汽車安全性能的提升尤為重要。
BMS在設(shè)計上應(yīng)該對熱失控發(fā)生的誘因進行預(yù)防和排除。在整體設(shè)計上要考慮到車輛可能出現(xiàn)的電濫用（過沖、過放、電器短路等）、熱濫用（熱積累、溫度組件失控等）、機械濫用（碰撞、傾覆、穿刺、跌落等）。BMS對車輛的電池系統(tǒng)發(fā)生的熱失控管理可以分為初發(fā)熱失控和熱失控擴展兩個方面。在初發(fā)熱失控階段，BMS通過內(nèi)置的芯片和傳感器，對電芯的電壓、溫度等數(shù)據(jù)的收集，分析電芯的工作狀態(tài)。當(dāng)熱失控出現(xiàn)時，BMS鎖定處于異常狀態(tài)的電芯，向乘車人員發(fā)出警報。通過判斷電芯出現(xiàn)異常的原因，BMS可以利用均衡、降溫、加熱、隔離等手段抑制熱失控，防止熱失控擴展的出現(xiàn)。在車輛的動力鋰電池系統(tǒng)進入熱失控擴展后，BMS在發(fā)出警告的同時，調(diào)節(jié)動力鋰電池?fù)Q氣系統(tǒng)，加大水冷卻，開啟滅火措施，對電芯進行局部或整體的熔斷，切斷動力鋰電池系統(tǒng)的電力供應(yīng)，抑制熱失控擴展的發(fā)展。
BMS技術(shù)近年來已經(jīng)有了很大提升，很多方面都已經(jīng)進入實際應(yīng)用階段，但有些部分仍不夠完善，和三電技術(shù)相比，BMS還不是很成熟，具備很大的提升空間。在數(shù)據(jù)收集方面，例如SOC（電池剩余容量）參數(shù)對動力鋰電池的放電調(diào)節(jié)、電池安全、使用壽命，以及對充電機CAN通訊等造成直接影響的估算精度方面還有很大的進步空間。在熱管理組件方面，先進的BMS已經(jīng)可以將放電溫度調(diào)節(jié)在±2℃以內(nèi)，而大部分的BMS系統(tǒng)的調(diào)節(jié)誤差在±5℃，未來還可以進行突破。
除了BMS上的問題外，BMS在應(yīng)用中暴露出一些問題同樣值得思考。典型的例子就是BMS和整車電控系統(tǒng)的協(xié)調(diào)這個說大不大說小不小的問題。
我們了解，BMS采取安全應(yīng)急措施是基于動力鋰電池系統(tǒng)工作狀態(tài)而決定的。但在新能源汽車實際使用過程中，BMS要收集更多的參數(shù)才能做出正確的決定。新能源汽車在靜止充電或低速行駛時，動力鋰電池系統(tǒng)出現(xiàn)熱失控擴展，BMS進行斷電處理是正確的判斷。但車輛在高速公路高速行駛的過程中出現(xiàn)類似狀況，BMS進行斷電處理則有可能釀成事故。這也是車輛的BMS系統(tǒng)未能同整車的電氣系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)導(dǎo)致的典型問題。
BMS在檢測到熱失控后進行報警，提示給駕駛員。駕駛員是否會采納？駕駛員是否會因為BMS的報警而受到驚嚇，醞釀出更加嚴(yán)重的問題？特別是新能源客車，乘客在得知車輛出現(xiàn)危險后，會不會因逃生而發(fā)生擁擠和踩踏事故，造成不必要的人員傷亡？車輛的電氣系統(tǒng)能否及時做出協(xié)同，比如亮起車輛的雙閃，輔助降低車速？假如能將車輛外部傳感器的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到BMS中，則可能使BMS做出更加準(zhǔn)確的判斷，那么這些問題也許就能解決。
近年來國內(nèi)的專家學(xué)者已經(jīng)開始了針對BMS和整車協(xié)調(diào)問題進行研究和探索，但想要解決這一問題，還面對著較大的困難。車企和BMS公司雖然都有可能意識到其中存在的安全隱患，但由于缺乏相關(guān)的政策規(guī)范，目前BMS和整車的電氣協(xié)同問題目前還處于模棱兩可的狀態(tài)。關(guān)于車企而言，這可能意味著將要支付巨額的生產(chǎn)成本，而關(guān)于BMS公司而言，在向車企開放接口的過程中則有可能導(dǎo)致核心技術(shù)的泄漏，從而喪失市場競爭優(yōu)勢。
新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，產(chǎn)品的安全屬性是基石，沒有了這塊基石再輝煌的產(chǎn)業(yè)也將變成空中樓閣。未來新能源汽車將面對更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，我不殺伯仁，伯仁因我而死。整車和BMS公司除了在自身各項技術(shù)的提升上下功夫，還應(yīng)將新能源汽車作為一個有機整體考慮各個部件、各項技術(shù)之間的銜接和協(xié)同問題，真正將使用者的生命財產(chǎn)安全放在第一要位，也只有這樣，新能源汽車產(chǎn)業(yè)才能在堅固的根基上實現(xiàn)飛躍。
