充電管理:根據(jù)電池的狀態(tài)(如SOC、溫度等),精確操控充電器對(duì)電池組的充電過(guò)程。包括操控充電電流、電壓,實(shí)現(xiàn)恒流充電、恒壓充電等不同階段的轉(zhuǎn)換,確保電池能夠迅速、安全地充滿電,同時(shí)避免過(guò)充對(duì)電池造成損害。放電管理:監(jiān)測(cè)電池組的放電狀態(tài),防止電池過(guò)度放電。當(dāng)電池的SOC降低到一定程度時(shí),BMS會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào),并采取相應(yīng)措施限制放電,以保護(hù)電池的性能和壽命。此外,BMS還可以根據(jù)負(fù)載的需求,合理分配電池組的放電電流,確保電池組能夠穩(wěn)定地為負(fù)載提供電力。均衡管理:由于電池組中的各個(gè)單體電池在生產(chǎn)工藝、使用環(huán)境等方面存在差異,長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)出現(xiàn)電壓、容量等參數(shù)的不一致性,即電池不均衡。BMS通過(guò)均衡電路對(duì)單體電池進(jìn)行均衡處理,使各個(gè)電池的電量保持一致,從而提高電池組的整體性能和壽命。 通過(guò)平衡管理,BMS系統(tǒng)保護(hù)板能夠確保電池組內(nèi)各節(jié)電池的壓差不大,從而提高整個(gè)電池組的充放電性能。電池包BMS
BMS(BatteryManagementSystem,電池管理系統(tǒng))是現(xiàn)代電池技術(shù)中的重要組件,被譽(yù)為電池組的“智能大腦”。其中心功能涵蓋電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)、充放電操作、熱管理、均衡管理及安全保護(hù),通過(guò)實(shí)時(shí)采集電壓、電流、溫度等參數(shù),結(jié)合SOC(荷電狀態(tài))、SOH(良好狀態(tài))算法,精細(xì)評(píng)估電池剩余容量與老化程度,誤差在5%以內(nèi)。在電動(dòng)汽車領(lǐng)域,BMS通過(guò)動(dòng)態(tài)設(shè)定充放電截止閾值,避免過(guò)充、過(guò)放損傷電池,同時(shí)采用主動(dòng)均衡技術(shù)調(diào)節(jié)單體電池電量差異,延長(zhǎng)電池壽命。例如,特斯拉的多層架構(gòu)BMS可同步管理7000+節(jié)電芯,確保電池組的一致性與安全性。在儲(chǔ)能系統(tǒng)中,BMS的作用更為關(guān)鍵。它不僅需實(shí)現(xiàn)削峰填谷、V2G(車輛到電網(wǎng))雙向能量調(diào)度,還需應(yīng)對(duì)電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能的復(fù)雜工況。例如,華為“能源大腦”和拓邦智能BMS已實(shí)現(xiàn)熱失控提早30分鐘預(yù)警,火災(zāi)危險(xiǎn)降低80%。此外,BMS通過(guò)液冷系統(tǒng)與相變材料(PCM)結(jié)合,將儲(chǔ)能系統(tǒng)溫控效率提升50%,壽命延長(zhǎng)至15年。 河南高科技BMS儲(chǔ)能BMS主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡的區(qū)別主要有能量的方式、啟動(dòng)均衡條件、均衡電流、成本等幾個(gè)方面。
BMS的中心使命是實(shí)時(shí)監(jiān)控電池狀態(tài)并實(shí)施精細(xì)作用。在硬件層面,BMS通過(guò)高精度模擬前端(AFE)芯片(如ADI的LTC6811或TI的BQ76PL536)采集每節(jié)電芯的電壓(精度可達(dá)±1mV)、溫度(范圍覆蓋-40°C至125°C)以及充放電電流(通過(guò)分流電阻或霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)±)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)主控芯片(如NXPS32K或STMicroelectronics的SPC58)處理后,執(zhí)行三大關(guān)鍵任務(wù):安全保護(hù)、狀態(tài)估算與能量管理。例如,當(dāng)某節(jié)三元鋰電池電壓超過(guò),BMS會(huì)立即切斷充電MOSFET,防止電解液分解引發(fā)熱失控;在低溫環(huán)境下(如-10°C),BMS可能通過(guò)PTC加熱片提升電芯溫度至5°C以上,以避免鋰析出導(dǎo)致的不可逆容量損失。對(duì)于多串電池組(如電動(dòng)汽車的96串400V系統(tǒng)),BMS必須解決電芯不一致性問(wèn)題——即使是同一批次的電芯,容量差異也可能達(dá)到2%-5%。被動(dòng)均衡通過(guò)并聯(lián)電阻對(duì)電芯放電(典型均衡電流50-200mA),而主動(dòng)均衡則利用電感或DC-DC轉(zhuǎn)換器將能量從電芯轉(zhuǎn)移至低壓電芯(效率可達(dá)85%以上),這兩種策略的取舍需權(quán)衡成本、效率與系統(tǒng)復(fù)雜度。
BMS保護(hù)板分為分口與同口保護(hù)板。保護(hù)板為了現(xiàn)實(shí)保護(hù)電池的功能,必須要能夠主動(dòng)切斷電池主回路。因此,在電池包內(nèi)部,電池的主回路是要經(jīng)過(guò)保護(hù)板的。為了對(duì)充電和放電都能進(jìn)行操作,保護(hù)板必須具有兩個(gè)開(kāi)關(guān),分別作用于充電和放電回路(姑且這么理解)。在同口保護(hù)板中,這兩個(gè)開(kāi)關(guān)串在一條線上,接到電池包外部,充電和放電都經(jīng)過(guò)此線。而在分口保護(hù)板中,電池分出兩根線,分別接充電開(kāi)關(guān)和放電開(kāi)關(guān),再接到電池外部。之所以會(huì)出現(xiàn)同口和分口保護(hù)板,是為了降低成本:一般電動(dòng)車鋰電池包的充電電流要比放電電流小,如果兩個(gè)開(kāi)關(guān)串到一條線上,那么兩個(gè)開(kāi)關(guān)就得照著大的買。而分口的話,充電電流小,就可以用一個(gè)更小的開(kāi)關(guān)。這里說(shuō)的開(kāi)關(guān),其實(shí)就是MOSFET,是鋰電保護(hù)板的主要成本,而且國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)受限,重點(diǎn)部件需要進(jìn)口。隨著科技的不斷進(jìn)步,BMS正朝著更加智能化、節(jié)能化和小型化的方向發(fā)展。 BMS 常見(jiàn)使用故障有哪些?
BMS保護(hù)板的SOX算法估算方法。SOX包括SOC、SOE和SOP。SOC估計(jì)方法傳統(tǒng)方法:安時(shí)積分法、開(kāi)路電壓法基于電池模型的方法:卡爾曼濾波法、粒子濾波算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。SOP算法:根據(jù)電池的SOC和溫度,查表確定持續(xù)充放電最大功率瞬時(shí)充放電最大功率。電芯的去極化速度,決定當(dāng)前最大功率使用的頻率。當(dāng)SEI膜表面的Li離子堆積速度大于負(fù)極的吸收速度時(shí)候,就會(huì)發(fā)生電壓下降,最大功率無(wú)法維持。因此,SOP的計(jì)算難點(diǎn)是峰值功率與持續(xù)功率如何過(guò)度?SOH算法:兩點(diǎn)法計(jì)算SOH根據(jù)OCV-SOC曲線確定兩個(gè)準(zhǔn)確的SOC值,并安時(shí)累積計(jì)算這兩個(gè)SOC之間的累積充入或放出電量,然后計(jì)算出電池的容量,從而得到SOH。算法有一定難度,需要大量的數(shù)據(jù)和模型,才能較準(zhǔn)確的估算。 BMS將會(huì)與電機(jī)控制系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等組成更加完整的電動(dòng)車輛控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)更加高效和精確的能量管理。怎樣BMS電池管理系統(tǒng)云平臺(tái)設(shè)計(jì)
需管理上百顆電芯串聯(lián),支持高壓快充,通過(guò) ISO 26262 功能安全認(rèn)證,實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)峁芾怼k姵匕麭MS
目前BMS架構(gòu)主要分為集中式架構(gòu)和分布式架構(gòu)。集中式BMS將所有電芯統(tǒng)一用一個(gè)BMS硬件采集,適用于電芯少的場(chǎng)景。集中式BMS具有成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高的優(yōu)勢(shì),一般常見(jiàn)于容量低、總壓低、電池系統(tǒng)體積小的場(chǎng)景中,如電動(dòng)工具、機(jī)器人(搬運(yùn)機(jī)器人、助力機(jī)器人)、IOT智能家居(掃地機(jī)器人、電動(dòng)吸塵器)、電動(dòng)叉車、電動(dòng)低速車(電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托、電動(dòng)觀光車、電動(dòng)巡邏車、電動(dòng)高爾夫球車等)、輕混合動(dòng)力汽車。目前行業(yè)內(nèi)分布式BMS的各種術(shù)語(yǔ)五花八門,不同的公司,不同的叫法。動(dòng)力電池BMS大多是主從兩層架構(gòu)。儲(chǔ)能BMS則因?yàn)殡姵亟M規(guī)模較大,多數(shù)都是三層架構(gòu),在從控、主控之上,還有一層總控。未來(lái)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)。 電池包BMS