BMS是鋰離子電池組的"大腦",對(duì)電芯(組)進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控、指揮及協(xié)調(diào)。從構(gòu)成上看,電池管理系統(tǒng)包括電池管理芯片(BMIC)、模擬前端(AFE)、嵌入式微處理器,以及嵌入式軟件等部分。BMS根據(jù)實(shí)時(shí)采集的電芯狀態(tài)數(shù)據(jù),通過特定算法來實(shí)現(xiàn)電池組的電壓保護(hù)、溫度保護(hù)、短路保護(hù)、過流保護(hù)、絕緣保護(hù)等功能,并實(shí)現(xiàn)電芯間的電壓平衡管理和對(duì)外數(shù)據(jù)通訊。電池管理芯片(BMIC)是電源管理芯片的重要細(xì)分領(lǐng)域,包括充電管理芯片、電池計(jì)量芯片和電池安全芯片。充電管理芯片可將外部電源轉(zhuǎn)換為適合電芯的充電電壓和電流,并在充電過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電芯的充電狀態(tài),調(diào)整充電電壓、電流,確保對(duì)電芯進(jìn)行安全、及時(shí)的充電。根據(jù)鋰電池的特性,充電管理芯片自動(dòng)進(jìn)行預(yù)充、恒流充電、恒壓充電,操作充電各個(gè)階段的充電狀態(tài)。 為什么BMS對(duì)電池系統(tǒng)至關(guān)重要??jī)奢嗆嘊MS維修
BMS硬件保護(hù)板的主要功能包括幾個(gè)方面:一,能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電池的關(guān)鍵參數(shù),包括電壓、電流和溫度;第二,提供過壓和欠壓保護(hù),防止電池在充電或放電過程中超出安全電壓范圍;第三,支持過流保護(hù)以防止電池在充電或放電過程中產(chǎn)生超過額定值的電流;第四,持續(xù)監(jiān)測(cè)電池溫度,及時(shí)阻止過熱現(xiàn)象的發(fā)生;第五,在充電階段通過平衡電池單體電壓,以提高整體電池的使用壽命。BMS軟件保護(hù)板的主要功能則包括以下方面:一,通過嵌入式算法實(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)的估計(jì)和操作,以確保良好性能;第二,支持與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,例如與電動(dòng)車系統(tǒng)之間的信息傳遞;第三,允許用戶通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)電池的實(shí)時(shí)狀態(tài),提高監(jiān)管的便捷性;第四,積極收集、存儲(chǔ)電池運(yùn)行數(shù)據(jù),并提供分析工具,以便用戶更好地了解電池性能并作出相應(yīng)決策。 低速電動(dòng)車BMS電池管理系統(tǒng)測(cè)試匹配電池類型(鋰電/鉛酸等)、電壓/電流范圍、均衡方式、通信協(xié)議及防護(hù)等級(jí)。
鋰電池相比傳統(tǒng)的鉛酸電池,具有更長(zhǎng)的使用壽命、更輕的質(zhì)量、更節(jié)能以及更大的能量密度等優(yōu)勢(shì)。在新國(guó)標(biāo)的推動(dòng)下,預(yù)計(jì)鋰電池在兩輪電動(dòng)車中的使用比例將會(huì)增加。然而,由于鋰電池具有高能量密度和內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)活性強(qiáng)的特點(diǎn),在過充、過放等非正常使用情況下,電池可能會(huì)損壞,甚至在極端情況下引發(fā)起火或起爆。因此,鋰電池需要配備一套監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓、電流等參數(shù),并在超出預(yù)設(shè)閾值時(shí)立即切斷電池主回路。BMS電池智能管理解決方案,通過整合智能終端、電池保護(hù)板和電池管理平臺(tái),構(gòu)建了新一代智能電池管理系統(tǒng)。隨著科技的不斷進(jìn)步,BMS正朝著更加智能化、小型化的方向發(fā)展。未來的BMS將擁有更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和更高的集成度,能夠與車輛控制器、充電樁等外部設(shè)備進(jìn)行更緊密的協(xié)同工作,為推動(dòng)鋰電池在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的安全保護(hù)。
BMS仍面臨多重技術(shù)挑戰(zhàn)。低溫環(huán)境下鋰電池內(nèi)阻激增導(dǎo)致性能驟降,比亞迪的脈沖加熱技術(shù)通過高頻電流激勵(lì)電池內(nèi)部產(chǎn)熱,可在-30℃低溫中復(fù)原放電能力;內(nèi)短路、析鋰等隱性故障的早期檢測(cè)依賴高成本實(shí)驗(yàn)手段,制約大規(guī)模應(yīng)用。未來創(chuàng)新將圍繞無線BMS(如通用汽車Ultium平臺(tái)取消傳統(tǒng)線束)、車網(wǎng)互動(dòng)(V2G)能源協(xié)同及固態(tài)電池適配展開,后者因低內(nèi)阻特性需開發(fā)新型均衡算法與管理方案。選型時(shí)需綜合考慮電池化學(xué)體系(如磷酸鐵鋰需更寬電壓檢測(cè)范圍)、環(huán)境適應(yīng)性(高濕度場(chǎng)景選用灌膠防護(hù))及維護(hù)策略(定期SOC校準(zhǔn)避免電量虛標(biāo)),從而比較大化BMS效能。作為連接電化學(xué)體系與終端應(yīng)用的橋梁,BMS的智能化與高可靠化正推動(dòng)新能源變化邁向新階段。從動(dòng)力電池組到智慧能源網(wǎng)絡(luò),其價(jià)值已超越單一“保護(hù)”功能,成為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的中心技術(shù)引擎,持續(xù)帶領(lǐng)能源存儲(chǔ)與利用方式的深度變革。通過動(dòng)態(tài)均衡技術(shù),減少電芯差異;智能控制充放電區(qū)間(如限制SOC在20%-80%)。
不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)BMS的需求差異較大。在消費(fèi)電子領(lǐng)域(如智能手機(jī)),BMS高度集成化,芯片面積只幾平方毫米,側(cè)重基礎(chǔ)保護(hù)與充放電操作;而在新能源汽車中,BMS需管理數(shù)百節(jié)電芯,支持ISO26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)(ASIL-C/D等級(jí)),并與整車作用器(VCU)、電機(jī)作用器(MCU)實(shí)時(shí)通信,實(shí)現(xiàn)能量回收(制動(dòng)時(shí)回收功率可達(dá)100kW)與動(dòng)態(tài)功率限制(如低溫下限制放電電流防止析鋰)。儲(chǔ)能電站的BMS則面臨更大規(guī)模挑戰(zhàn):一個(gè)20英尺集裝箱式儲(chǔ)能系統(tǒng)可能包含上千節(jié)電芯,BMS需采用分層架構(gòu)——從控單元(Slave)管理單簇電池,主控單元(Master)協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng),同時(shí)支持Modbus/TCP或CAN總線與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)交互。技術(shù)難點(diǎn)集中在電芯一致性維護(hù)(容量差異需操作在1%以內(nèi))與循環(huán)壽命優(yōu)化(目標(biāo)25年運(yùn)營(yíng)周期)。此外,熱失控防護(hù)是BMS設(shè)計(jì)的非常終挑戰(zhàn):當(dāng)某節(jié)電芯發(fā)生內(nèi)短路時(shí),BMS需在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)切斷故障區(qū)域,并觸發(fā)滅火裝置,同時(shí)通過多層隔熱材料(如氣凝膠)阻斷熱擴(kuò)散鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 BMS主要應(yīng)用在哪些領(lǐng)域?低速電動(dòng)車BMS電池管理系統(tǒng)測(cè)試
BMS需定期校準(zhǔn)SOC、檢查接線可靠性、更新軟件,并清潔散熱部件。兩輪車BMS維修
主動(dòng)均衡技術(shù)的痛點(diǎn):設(shè)備采購(gòu)成本較高當(dāng)前新能源板塊發(fā)展突飛猛進(jìn),每個(gè)從業(yè)單位參與的項(xiàng)目單量和項(xiàng)目數(shù)量越來越多,很多項(xiàng)目前期的方案搭建以及交付投運(yùn),較大權(quán)重地考慮成本,在剛好滿足下級(jí)用戶當(dāng)前技術(shù)需求的前提下,以盡可能便宜的原則選擇均衡產(chǎn)品。導(dǎo)致很多項(xiàng)目選型環(huán)節(jié),下級(jí)用戶認(rèn)可主動(dòng)均衡的產(chǎn)品和技術(shù),也了解全生命周期主動(dòng)均衡經(jīng)濟(jì)性的更加合理性,但考慮當(dāng)前量級(jí)的項(xiàng)目因?yàn)檫x擇采購(gòu)主動(dòng)均衡BMS要多花¥,往往很可能還是選擇當(dāng)前就滿足下級(jí)用戶的被動(dòng)均衡產(chǎn)品。主動(dòng)均衡相對(duì)增加了危險(xiǎn)點(diǎn)基于不同廠家主動(dòng)均衡技術(shù)的差異性,主動(dòng)均衡在BMS內(nèi)部增加了分離式或集成式的均衡電路,其中包括均衡充放電模塊裝置、均衡電源驅(qū)動(dòng)裝置、均衡操作狀態(tài)等,這些從硬件增加的角度增加了可能失效的風(fēng)險(xiǎn)。部分BMS企業(yè)過于追求3A、5A甚至更高的大電流均衡,于均衡技術(shù)本身沒有什么技術(shù)難點(diǎn),但對(duì)系統(tǒng)既有的協(xié)配件的選型匹配存在挑戰(zhàn)。行業(yè)PACK包內(nèi)采集線束的線徑可能只有、CCS方案銅膜的載流能力、PACK內(nèi)的發(fā)熱及散熱、相對(duì)熱的環(huán)境下電池的壽命等都可能是關(guān)聯(lián)影響因素。 兩輪車BMS維修