電池管理系統(tǒng)(Battery Management System,,BMS)作為鋰電池組的“智慧中樞”,通過多維度監(jiān)控與動態(tài)調(diào)控,,在保障安全的前提下較大化釋放電池性能,。其技術(shù)架構(gòu)涵蓋數(shù)據(jù)采集、算法決策與執(zhí)行控制三大層級:數(shù)據(jù)采集層依托高精度模擬前端芯片(如TI BQ76940)實現(xiàn)單體電壓(±1mV),、溫度(±0.5℃)及電流(±0.1%FS)的實時檢測,;主控層基于擴展卡爾曼濾波(EKF)或深度學(xué)習(xí)算法,融合開路電壓(OCV),、庫侖計數(shù)與阻抗譜數(shù)據(jù),,將荷電狀態(tài)(SOC)估算誤差壓縮至2%以內(nèi),同時通過循環(huán)壽命模型預(yù)測健康狀態(tài)(SOH),;執(zhí)行層則通過MOSFET陣列或固態(tài)繼電器管理充放電回路,,并借助主動均衡電路(如雙向DC-DC拓撲)將能量轉(zhuǎn)移效率提升至90%以上,優(yōu)異降低多串電池組的不一致性,。此外,,BMS深度集成熱管理策略,通過液冷板與PTC加熱膜的協(xié)同控制,,將電池包溫差嚴格限制在±2℃內(nèi),,避免局部過熱引發(fā)的性能衰減。BMS在儲能系統(tǒng)中的優(yōu)勢包括提高電池儲能系統(tǒng)的效率和安全性,延長電池使用壽命,,降低維護成本和操作風(fēng)險,。如何BMS工廠
電池保護板的自身參數(shù),比如自耗電分為工作自耗電和靜態(tài)(睡眠)自耗電,,保護板自耗電的電流一般是ua級別,。工作自耗電電流較大,,主要為保護芯片,、mos驅(qū)動等消耗。保護板的自耗電太大會過多消耗電池電量,,如果長時間擱置的電池,,保護板自耗電可能導(dǎo)致電池虧電、自耗電和內(nèi)阻等,,他們不起保護作用,,但是對電池的性能是有影響的。保護板的主回路內(nèi)阻也是一個很重要的參數(shù),,保護板的主回路內(nèi)阻主要來源于pcb板上鋪設(shè)阻值,,mos的阻值(主要)和分流電阻的阻值。在保護板進行充放電時,,特別是mos部分,,會產(chǎn)生大量的熱,因此一般保護板的mos上都需要貼一大塊的鋁片用于導(dǎo)熱和散熱,。除了這些基本功能以外,,為了使用不同的應(yīng)用場景個需求,保護板還有各種各樣的附加功能(如均衡功能),,特別是帶軟件的保護板,,功能更是異常豐富,比如藍牙,、wifi,、GPS、串口,、CAN等應(yīng)有盡有,,再高階一點,就成了電池管理系統(tǒng)了(BMS),。三輪車BMS電池管理系統(tǒng)研發(fā)BMS兩輪電動車鋰電池保護板分為硬件板與軟件板,。
電動汽車:BMS的主戰(zhàn)場電動汽車的BMS需應(yīng)對高能量密度、快充與大倍率放電的極限工況,。以特斯拉Model 3為例,,其BMS采用分布式架構(gòu),每16節(jié)電芯配置一個AFE模塊,通過菊花鏈通信降低布線復(fù)雜度,,SOC估算精度達2%,。創(chuàng)新技術(shù)包括:無線BMS(如通用Ultium平臺):取消傳統(tǒng)線束,通過2.4GHz無線通信降低故障率與重量,;電芯級管理:寧德時代CTP技術(shù)中,,BMS直接監(jiān)控每個大尺寸電芯(如LFP刀片電池)的膨脹與應(yīng)力變化;充電優(yōu)化:800V高壓平臺下,,BMS動態(tài)調(diào)整充電曲線,,結(jié)合電解液添加劑配方將快充時間縮短至15分鐘(如保時捷Taycan)。儲能系統(tǒng):長壽命與高可靠性需求電網(wǎng)級儲能BMS需滿足10年以上循環(huán)壽命與99.9%可用性要求,。關(guān)鍵技術(shù)突破包括:層級化架構(gòu):電池簇→機架→集裝箱三級管理,,每層級BMS單獨運行并冗余備份;AI預(yù)測維護:華為LUNA2000儲能系統(tǒng)通過機器學(xué)習(xí)分析歷史數(shù)據(jù),,提前14天預(yù)警容量衰減異常,;混合均衡策略:陽光電源PowerTitan方案在放電階段使用主動均衡,充電階段切換為被動均衡,,綜合效率提升至78%,。
鋰電池過充過放的本質(zhì):充電時,鋰離子從正極板脫嵌,,通過電解液嵌入到負極板上,;放電時,鋰離子從負極板上脫嵌,,并經(jīng)由電解液嵌入到正極板上,;鋰離子電池的充放電過程是鋰離子在極板上的嵌入和脫嵌過程。充電時,,隨著鋰離子的脫嵌,,正極材料體積會發(fā)生一定量的收縮;放電時,,隨著鋰離子的嵌入,,正極材料體積會發(fā)生一定量的膨脹。過充時,,正極晶格會產(chǎn)生崩塌,,鋰離子在負極會形成鋰枝晶從而刺破隔膜,造成電池的損壞,。過放時,,正極材料活性變差,阻止鋰離子的嵌入,,電池容量急劇下降,。如果發(fā)生正極材料體積過度膨脹,會破壞電池的物理結(jié)構(gòu),從而導(dǎo)致電池的損壞,。均衡管理是通過被動或主動均衡電路,,確保電池組中各個單元的電壓和容量保持一致,提高電池組整體性能,。
家用儲能系統(tǒng)HES通常由電池組,,電池管理系統(tǒng)(BMS),儲能變流器(PCS)和能量管理系統(tǒng)(EMS)構(gòu)成,,其中儲能電池和變流器是價值量較高的關(guān)鍵環(huán)節(jié),,節(jié)省電費是家庭用戶配置儲能的重要動力。太陽能光伏在白天發(fā)電,,但家庭用戶的用電高峰在夜間,,發(fā)電和用電時間不匹配,,配置儲能可以幫助用戶將白天多發(fā)的電儲存起來,,供夜間使用;另一方面,,用戶一天中不同時間用電電價不同,、存在峰谷價的情況下,儲能系統(tǒng)可以在低谷時段通過電網(wǎng)或自用光伏電池板充電,,高峰時段放電供負載使用,,從而避免在高峰時段從電網(wǎng)用電,有效節(jié)省電費,。BMS電池保護板可按照電芯材料來區(qū)分,。平衡車BMS保護芯片
BMS如何實時監(jiān)測電池狀態(tài)?如何BMS工廠
從功能層面來看,,BMS 的首要任務(wù)是電池狀態(tài)監(jiān)測,,對電池組的電壓、電流,、溫度,、荷電狀態(tài)(SOC)、健康狀態(tài)(SOH)等關(guān)鍵參數(shù)進行實時,、精細的監(jiān)控,。憑借這些數(shù)據(jù),BMS 可全方面掌握電池組的工作狀況,,為后續(xù)操作提供堅實基礎(chǔ),。在保護功能上,過充,、過放,、過流、短路、過溫等保護機制一應(yīng)俱全,。一旦電池參數(shù)偏離安全范圍,,BMS 能迅速響應(yīng),切斷電路,,有效規(guī)避電池起火,、危險等嚴重安全事故。同時,,BMS 具備電池均衡功能,,鑒于電池組中單體電池在容量、內(nèi)阻等方面存在固有差異,,易在充放電時出現(xiàn)不均衡,,BMS 通過主動或被動均衡方式,促使各單體電池的電壓,、荷電狀態(tài)保持一致,,優(yōu)異提升電池組整體性能與使用壽命。此外,,BMS 還承擔(dān)著能量管理職責(zé),,依據(jù)電池狀態(tài)與設(shè)備需求,合理調(diào)控電池充放電過程,,在電動汽車中,,能根據(jù)車輛行駛狀態(tài)與電池電量,精細控制電池向電機的電量輸出,,并在制動時實現(xiàn)能量回收,。并且,BMS 通過通信接口與外部設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互,,將電池狀態(tài)信息上傳至上位機,,接收上位機指令,達成遠程監(jiān)控與管理,。如何BMS工廠