锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保护器出现。锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC等电流器件协同完成,保护板是由电子电路组成,在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流,及时操控电流回路的通断;PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。保护板通常包括控制IC、MOS开关及辅助器件NTC、ID、存储器等。其中控制IC,在一切正常的情况下控制MOS开关导通,使电芯与外电路沟通,而当电芯电压或回路电流超过规定值时,它立刻控制MOS开关关断,保护电芯的安全。NTC是Negativetemperaturecoefficient的缩写,意即负温度系数,在环境温度升高时,其阻值降低,使用电设备或充电设备及时反应、控制内部中断而停止充放电。ID是Identification的缩写,即身份识别的意思它分为两种:一是存储器,常为单线接口存储器,存储电池种类、生产日期等信息;二是识别电阻。两者可起到产品的可追溯和应用的限制的作用。 BMS系统保护板能够确保电池组内各节电池的压差不大,从而提高整个电池组的充放电性能。标准BMS管理系统平台
电池保护板的自身参数,比如自耗电分为工作自耗电和静态(睡眠)自耗电,保护板自耗电的电流一般是ua级别。工作自耗电电流较大,主要为保护芯片、mos驱动等消耗。保护板的自耗电太大会过多消耗电池电量,如果长时间搁置的电池,保护板自耗电可能导致电池亏电。自耗电和内阻等,他们不起保护作用,但是对电池的性能是有影响的。保护板的主回路内阻也是一个很重要的参数,保护板的主回路内阻主要来源于pcb板上铺设阻值,mos的阻值(主要)和分流电阻的阻值。在保护板进行充放电时,特别是mos部分,会产生大量的热,因此一般保护板的mos上都需要贴一大块的铝片用于导热和散热。除了这些基本功能以外,保护板还有各种各样的附加功能(如均衡),特别是带软件的保护板,功能更是异常丰富,比如蓝牙、wifi、GPS、串口、CAN等应有尽有,再高阶一点,就成了电池管理系统了(BMS)。 三轮车BMS管理BMS通过传感器实时监测电池的电压、电流、温度等参数,确保电池在安全范围内工作。
面向未来,BMS正朝着全生命周期管理与多能源协同方向演进。固态电池的商业化催生了新型界面监测技术,如QuantumScape的BMS通过超声波探头实时探测锂枝晶生长,结合自修复电解质实现早期阻断。钠离子电池的电压滞回特性促使BMS算法升级,多模型融合估算策略可将SOC误差从5%压缩至。在能源互联网框架下,BMS与区块链技术的结合实现了电池溯源与梯次利用的全程可信记录,特斯拉的电池护照(BatteryPassport)系统已覆盖钴、镍等关键材料的供应链碳足迹。据彭博新能源财经预测,至2030年全球BMS市场规模将突破280亿美元,其中AI驱动的预测性维护系统占比超45%,推动新能源产业迈入“安心-效能-可持续”三位一体的新纪元。
从架构角度而言,BMS主要分为集中式和分布式两种拓扑结构。集中式BMS通过一个硬件设备采集所有电池的数据,这种架构成本较低、结构紧凑且可靠性较高,适用于电池数量较少、容量较低、总电压不高以及小型电池系统的场景,如电动工具、机器人(搬运机器人、助力机器人)、智能家居中的扫地机器人和电动吸尘器、电动叉车、低速电动车(电动自行车、电动摩托车、电动观光车、电动巡逻车、电动高尔夫球车等)以及轻度混合动力汽车等。集中式BMS硬件可划分为高压区和低压区,高压区负责采集单电池电压、系统总电压以及监测绝缘电阻;低压区则涵盖电源电路、CPU电路、CAN通信电路、操控电路等。随着乘用车动力电池系统朝着高容量、高总电压和大体积方向发展,分布式BMS逐渐成为主流,特别是在插电式混合动力和纯电动汽车中应用综合。分布式系统将测量单元等电子设备直接安装在与单电池集成的电路板上,其优势明显,具有极高的可扩展性,可细化到单个电池;连接可靠性高,几乎不存在过长电缆,电池与测量电路紧密结合,减少了干扰和误差,安全性也随之提高;维护便捷,当某个小单元出现故障时,只需更换该单元即可。不过,其缺点是成本高昂,每个单元都需额外配备一套设备。 汽车 BMS 有什么特殊要求?
基于模型的方法估算电池SOC,包括电化学阻抗频谱法(EIS)和等效电路模型(ECM),通过模拟电池的电化学反应和电气行为来进行深入的SOC分析。这些方法可评估内阻、容量和其他关键参数,从而多方面了解各种运行条件下的SOC。卡尔曼滤波是另一种流行的基于模型的技术,它能整合来自多个传感器的数据,即使在动态环境中也能精确估算SOC。然而,卡尔曼滤波法的准确性容易受到传感器漂移、极端温度变化和电池行为变化等外部因素的影响。大多数电动汽车使用不同的技术组合来准确测量SOC。库仑计数和OCV迅速获得基本数据,而EIS、ECM和卡尔曼滤波则提供更详细和更精确的信息。除此之外,神经网络,人工智能的应用也在不断的提高SOC的准确性。 智慧动锂自主研发生产的储能/工商业储能方案,采用二级或三级BMS架构,可支持单簇或多簇电池并机使用。电动两轮车BMS管理系统软件设计
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。标准BMS管理系统平台
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。 标准BMS管理系统平台