主动均衡技术主动均衡又称非能量耗散式均衡,其原理在充电和放电循环期间,是将能量高的电芯内的能量转移到能量低的电芯中去,使得电池PACK内的电荷得到重新分配,从而缩短充电时间,延长放电使用时间。在适用场景上,主动均衡更加适用于大容量、高串数的锂电池组应用。BMS被动均衡技术先于主动均衡在电动市场中应用,技术也较为成熟些。主动均衡则较为复杂,变压器方案的设计以及开关矩阵的设计无疑会使成本增加明显。但主动均衡相比采用能量传递分配的原则,因而能量利用率相比被动均衡更高。在实际应用中,主动均衡技术也被普遍认为更为高效和合理。例如,科列自主研发的双向DC-DC主动均衡芯片,它采用了先进的智能算法,能够快速有效地补偿电池组产生的差异,确保电池一致性,延长电池组的使用寿命和平均无故障时间。 BMS硬件保护板的主要功能包括几个方面。中颖BMS电池管理系统研发
储能BMS主动均衡和被动均衡的区别主要有能量的方式、启动均衡条件、均衡电流、成本等,具体区别如下:能量的方式:主动均衡-主动采用储能器件,将荷载较多能量的电芯部分能量转移到能量较少的电芯上,是能量的转移。被动均衡运用电阻,将高荷电电量电芯的能量消耗掉,减少不同电芯之间差距,是能量的消耗。启动均衡条件:只要压差大于设定值便开始启动主动均衡,均衡时间一般是24小时都在工作。在电池快接近充满的电压下才启动被动放电均衡,均衡时间一般就几个小时。均衡电流:主动均衡电流可达1-10A,充放电过程均可实现,均衡效果明显。被动均衡电流35mA-200mA不等,均衡电流越大,发热越严重。成本:主动均衡电路复杂,故障率高,成本高。被动均衡软硬件实现简单,成本低。随着电芯制造工艺不断提升,电芯间的一致性越来越高。出于电路结构和成本考虑,被动均衡的策略仍然是市场的主流选择。 锂电池BMS作用BMS电池智能管理解决方案,通过整合智能终端、电池保护板和电池管理平台,构建了新一代智能电池管理系统。
BMS硬件保护板的主要功能包括几个方面:一,电池监控系统能够实时监测电池的关键参数,包括电压、电流和温度;第二,提供过压和欠压保护,有效防止电池在充电或放电过程中超出安全电压范围;第三,支持过流保护以防止电池在充电或放电过程中产生超过额定值的电流;第四,持续监测电池温度,及时阻止过热现象的发生;第五,在充电阶段通过平衡电池单体电压,以提高整体电池的使用寿命。BMS软件保护板的主要功能则包括以下方面:一,通过嵌入式算法实现电池状态的估计和控制,以确保良好性能;第二,支持与其他系统进行数据交换,例如与电动车系统之间的信息传递;第三,允许用户通过网络远程监测电池的实时状态,提高监管的便捷性;第四,积极收集、存储电池运行数据,并提供有效的分析工具,以便用户更好地了解电池性能并作出相应决策。
测量电池容量的理想方法是库仑计数法,即通过测量一段时间内流入和流出的电流,进而得到流入或者流出电量。SOC=总容量-(放电电流-充电电流)*时间根据电池测量系统的不同,有多种测量放电或充电电流的方法。电流分流器:分流器是一个低欧姆电阻器,用于测量电流。整个电流流经分流器并产生电压降,然后进行测量。这种方法会在电阻器上产生轻微的功率损耗。霍尔效应传感器:这种传感器通过磁场变化测量电流。它消除了电流分流器典型的功率损耗问题,但成本较高,且无法承受大电流。巨磁电阻(GMR)传感器:这种传感器用作磁场检测器,比霍尔效应传感器更灵敏(也更昂贵)。它们的精确度很高。库仑测量涉及的计算相当复杂,主要由微控制器完成。库仑计数法是一种安培小时积分法,可有效量化一段时间内的电量,提供动态、连续的状态更新。开路电压(OCV)通过计算电压与电量之间的直接关系,快速评估剩余电量。不过,库仑计数法会因传感器漂移或电池性能变化而随时间累积误差,而开路电压则也可能受到温度波动和电池老化的影响。 如果需要更高级的电池管理策略,对灵活性和升级能力有更高要求,那么软件BMS板可能更为合适。
开路电压法估算电池SOC;铅酸蓄电池的SOC与其开路电压(OCV)之间存在近似线性关系,基于电池OCV的方法是,当电池与负载断开时间超过两小时时,电池的OCV与SOC成正比。然而,如此长的断开时间对于电池来说可能太长而无法实现。与铅酸电池不同,锂离子电池的OCV与SOC之间不存在线性关系。锂离子电池SOC与OCV之间的典型关系如图所示。OCV与SOC的关系是通过对锂离子电池施加脉冲负载,然后让电池达到平衡而确定的。所有电池的OCV与SOC之间的关系不可能完全相同。由于不同电池的传统OCV-SOC有所不同,因此需要测量OCV-SOC的关系,以准确估算SOC。 通过实时监测和保护电池,避免电池过充、过放等问题,BMS系统保护板能够延长电池的使用寿命。三轮车BMS研发
硬件BMS保护板指的是完全基于硬件实现的电池管理系统,其设计注重电路和传感器等硬件组件的整合。中颖BMS电池管理系统研发
造成锂电池活性物质不可逆消耗的主要因素有:1)正极材料的溶解:正极材料的溶解造成正极活性物质减少,溶解的正极材料游离到负极时会造成负极界面膜的不稳定,被破坏的界面膜再形成时会消耗锂离子,造成锂离子的减少。2)正极材料的相变化:锂离子在电极间正常脱嵌时,总会伴随着宿主结构摩尔体积的变化,结构不可逆转变,影响颗粒与电极间的电化学接触,造成容量衰减。3)电解液的分解:在锂离子电池充电过程中,电解液对含碳电极具有不稳定性,因此会发生还原反应。电解液还原消耗了电解质及其溶剂,对电池容量及循环寿命产生不良影响。4)过充电:电池在过充电时,不仅会造成负极形成锂沉淀、电解液氧化和正极氧的损失,消耗活性物质导致容量不可逆损失,还会有安全隐患。5)界面膜的形成:界面膜(SEI膜)的形成会消耗锂离子,一般发生在起初的几次充放电时。6)集流体的腐烛:锂离子电池中的集流体材料常用铝和铜,两者的腐蚀会在表面形成膜,电池内阻增大,放电效率下降,继而造成电池寿命衰减。 中颖BMS电池管理系统研发
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