電動單車的 BMS 及其無線化

電動單車綠色清潔、方便快捷、使用成本低，成為不少居民的出行選擇。伴隨電動單車的廣泛應用，一些因線路、充電等問題引發(fā)的安全事故等現(xiàn)象較為普遍，電動單車電池的容量、安全系數(shù)、健康狀況與續(xù)航能力日漸成了關(guān)注重點。

2019年3月26日，工業(yè)和信息化部發(fā)出消息，電動單車新強制性國家標準《電動自行車安全技術(shù)規(guī)范》于2019年4月15日正式實施，雖然國家并未確定淘汰鉛封電池，電動單車鉛封換鋰電和智能化卻已是大勢所趨。相對于該領(lǐng)域廣泛采用的鉛封電池，鋰電池具有工作電壓高、體積小、能量密度高、無記憶效應、無污染、自放電小、循環(huán)壽命長等優(yōu)點。鋰電池由眾多鋰電芯組成，這提高了充放電安全和與電池壽命相關(guān)的操作的管理的難度，對電池管理系統(tǒng)（BMS）提出了更高要求。

電動單車應用BMS功能需求體現(xiàn)

BMS系統(tǒng)能對電動單車電池的充放電、電池溫度、單體電池間的均衡進行控制。在電動單車中，動力鋰電池組作為核心部件之一，在制造成本中占有極高的比重，電池管理系統(tǒng)作為電動單車動力電池組的監(jiān)控管理中心，必須對電池組的溫度、電壓和充放電電流等相關(guān)參數(shù)進行實時動態(tài)的監(jiān)測和管理。

安全需求

鋰電池一次過放電便會造成電池的永久性受損，在極端狀況下，鋰電池溫度過高或是過充電會造成熱脫控，電池會裂開甚至于發(fā)生爆炸。因而需用BMS來嚴控充電及放電的全過程，來防止損壞電動單車電瓶的情況發(fā)生。

此外，電池內(nèi)短路是最麻煩、最難明確的熱失控原因，在現(xiàn)階段，這也是電池安全領(lǐng)域全球性的難題，可能會造成嚴重的影響。并且，電池內(nèi)短路現(xiàn)在還不能從源頭上去避免，而利用BMS電池管理系統(tǒng)能夠迅速鑒別電池內(nèi)短路，以達到對電池的短路保護。其雙重短路保護、雙重過流、過充、過放保護等技術(shù)，充分保障了電池的使用安全，進一步延長了電池壽命。

功能需求

電池在運行的時候，需獲取電池的SOC（Status of Charge電荷狀態(tài)）參數(shù)，BMS系統(tǒng)能利用SOC參數(shù)去分析電池所剩的電量,BMS系統(tǒng)就會根據(jù)每一個電池單體的實際情況來分配如何為電池充電，哪一個電池單體已經(jīng)充滿可以停止給它充電等。電池在不同溫度下，運行性能也會隨之產(chǎn)生變化，BMS電池管理系統(tǒng)可以讓其穩(wěn)定在最佳工作溫度區(qū)間（25℃~40℃）。

同時針對電池在制造、運行過程中形成的非一致性，以及容量、內(nèi)阻隨電池生命周期的變化，BMS能夠利用其電均衡功能改善不一致性，提升整體性能。

無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)充分賦能BMS系統(tǒng)升級

2022年2月18日，工業(yè)和信息化部科技司公開征集對《電動自行車用鋰離子蓄電池安全要求》的意見。意見要求我國電動單車在傳統(tǒng)BMS基礎(chǔ)功能上增加遠程監(jiān)控和管理功能，形成無線BMS管理系統(tǒng)。無線BMS實時監(jiān)測電池包健康，平衡每個電芯化學表現(xiàn)，優(yōu)化電池性能，可以通過云端應用和云端算法對其管理狀態(tài)進行優(yōu)化，并對電池可能遇到的突發(fā)事件提供預警和遠程處理的便利。無線BMS通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，信號傳輸系統(tǒng)，云端業(yè)務算法和應用，用戶端APP等，把傳統(tǒng)的BMS帶入了可以對電池進行遠程進行監(jiān)控和管理的智能物聯(lián)網(wǎng)階段。無線BMS需要實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管理功能，主要依靠LTE CAT1模塊， NB-IoT模塊，低功耗藍牙模塊等來實現(xiàn)。

LTE Cat 1系列模組為BMS電池管理終端提供無線聯(lián)網(wǎng)服務，通過內(nèi)置LTE Cat 1模組，能夠?qū)㈦姵剡\行狀態(tài)實時上傳，實現(xiàn)鋰電池全網(wǎng)監(jiān)控，同時向下兼容2G，減少網(wǎng)絡(luò)盲區(qū)。Cat1是針對中低帶寬物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)制式，是3GPP Release8中的重要部分，能夠提供比NB-IoT技術(shù)更高的數(shù)據(jù)速率?；贜BIOT協(xié)議的BMS遠程監(jiān)控系統(tǒng)，遠程控制終端通過互聯(lián)網(wǎng)云平臺與NBIOT模塊進行信息的交互，互聯(lián)網(wǎng)云平臺對從NB-IoT模塊傳輸?shù)碾姵貭顟B(tài)數(shù)據(jù)進行分析處理及數(shù)據(jù)管理，對車用電池進行實時管控,提高了車用電池的管理效率。低功耗藍牙可以將智能BMS系統(tǒng)的監(jiān)測和管理系統(tǒng)車輛實現(xiàn)與智能手機或中控面板作連接，也能利用移動終端的數(shù)據(jù)通信功能轉(zhuǎn)連接至云端互聯(lián)網(wǎng)。手機下載相應軟件，通過手機上的軟件就可以和電動單車進行智能雙向互動。手機終端等不僅可以顯示由電池管理系統(tǒng)監(jiān)測到的電池電壓，電池溫度，電池健康狀況等，它也可以顯示已騎行里程和剩余里程，同時還可以實現(xiàn)尋車的功能。

無線BMS優(yōu)勢特點

智能監(jiān)控 ?

電池數(shù)據(jù)會被無線通信系統(tǒng)實時地傳輸?shù)皆贫耍層脩敉ㄟ^APP即使遠在千里之外，仍舊可以很清晰地了解電池的運行狀態(tài)。BMS電池智能管理可全方位保護電池安全，時刻檢測電池溫度、電流及電壓等數(shù)據(jù)并上報平臺，并結(jié)合BMS保護板實現(xiàn)充放電管理、高溫報警等功能，發(fā)生異常時，用戶會實時收到異常提醒，方便采取操作。

智能管理 ?

原本需要打開電池取出模塊才能對BMS進行的一些參數(shù)調(diào)整，現(xiàn)在只需要通過APP就可以實現(xiàn)。同時可以遠程對電池進行斷電，固件升級等操作，大大節(jié)省了操作成本。設(shè)備可對接第三方平臺進行數(shù)據(jù)收集及統(tǒng)計，幫助運維方掌握電池生命周期，還可對設(shè)備進行遠程OTA升級，實現(xiàn)便捷統(tǒng)一管理。

智能定位防盜 ?

通過定位技術(shù)可精準追蹤電池位置，助力企業(yè)實時監(jiān)控電池分布信息，有效降低電池丟失風險，還可共享位置開展換電業(yè)務，并協(xié)助政府進行位置監(jiān)管。

由于行業(yè)對安全重視程度日益提高，且用戶對智能體驗的要求也越來越高，作為未來電動單車的動力大腦，無線BMS是該產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵所在。作為國內(nèi)知名的無線物聯(lián)網(wǎng)方案提供商，深圳信馳達科技以其專精的射頻技術(shù)、嵌入式開發(fā)和云管端系統(tǒng)開發(fā)能力，為多家海內(nèi)外電動單車領(lǐng)域廠商提供了各個層次的產(chǎn)品技術(shù)賦能。