在組成結構上,BMS 分為硬件與軟件兩大部分。硬件包含主控單元,通常由微控制器(MCU)或數(shù)字信號處理器(DSP)擔當,負責數(shù)據(jù)處理與指令發(fā)出;電壓、電流、溫度采集電路,分別用于采集對應參數(shù);保護電路在異常時切斷電路;均衡電路實現(xiàn)電池電量平衡;通信接口電路支持多種通信協(xié)議,保障數(shù)據(jù)傳輸。軟件涵蓋底層驅(qū)動軟件,負責硬件交互;電池管理算法,如 SOC 估算、SOH 評估、均衡及充放電控制算法等,是 BMS 重點;通信協(xié)議棧保障通信順暢;用戶界面軟件則為用戶提供直觀操作界面。對于電池管理系統(tǒng)而言,除了均衡功能外,均衡策略的制定同樣非常重要。電池PACKBMS電池管理系統(tǒng)工作原理
BMS管理包括哪些東西?與BMS相關的幾大塊,電壓、電流、溫度、均衡,信息等,BMS保護板通過采集電壓、電流、溫度等信息,評估BMS當前狀態(tài)。BMS首先對電池包進行信息采集,包括電壓,電流,溫度三個維度的信息提取。其次,BMS對電池包的SOX算法進行估算。然后BMS會對電池包進行安全診斷,包括過流,過壓,欠壓,高溫,低溫,斷路的保護。再次是對電池包的能量進行管理,一般分為被動均衡管理和主動均衡管理兩種類型。還會對電池包進行信息的管理,包含數(shù)據(jù)的整車交互以及日志的存儲。電池PACKBMS電池管理系統(tǒng)工作原理在電動汽車中,BMS確保電池組的性能和安全性,延長電池壽命,提高車輛續(xù)航能力和駕駛安全性。
從功能層面來看,BMS 的首要任務是電池狀態(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。在保護功能上,過充、過放、過流、短路、過溫等保護機制一應俱全。一旦電池參數(shù)偏離安全范圍,BMS 能迅速響應,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 還承擔著能量管理職責,依據(jù)電池狀態(tài)與設備需求,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。
電池管理系統(tǒng)的主要職責包括監(jiān)控、保護和優(yōu)化電池性能。硬件BMS保護板指的是完全基于硬件實現(xiàn)的電池管理系統(tǒng),其設計注重電路和傳感器等硬件組件的整合。與之相對,軟件保護板BMS則采用嵌入式軟件實現(xiàn)電池管理系統(tǒng)的一種方式。與硬件板相比,軟件板更注重算法、控制邏輯和數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)化。在選擇硬件或軟件BMS保護板時,需要根據(jù)具體的應用需求和預算來做出權衡。如果是對基本功能的要求較高,且成本預算較為有限,BMS硬件保護板可能是一個不錯的選擇。而如果需要更高級的電池管理策略,對靈活性和升級能力有更高要求,那么軟件BMS板可能更為合適。電池保護系統(tǒng)中的SOP管理。SOP(StateofPower)表示當前電池能夠充電或者放電的閾值功率,它的精確估算可以較大限度地提高電池的利用率。比如在加速時,可以供應閾值的功率而不傷害電池;在剎車時,可以盡量多地回收能量而不傷害電池,這樣可以保證車輛在行駛過程中不會因為欠壓或者過流而失去動力BMS系統(tǒng)保護板在預防過充、過放、短路等問題方面發(fā)揮重要作用,能有效降低電池損壞甚至起火的風險。
面向未來,BMS正朝著全生命周期管理與多能源協(xié)同方向演進。固態(tài)電池的商業(yè)化催生了新型界面監(jiān)測技術,如QuantumScape的BMS通過超聲波探頭實時探測鋰枝晶生長,結合自修復電解質(zhì)實現(xiàn)早期風險阻斷。鈉離子電池的電壓滯回特性促使BMS算法升級,多模型融合估算策略可將SOC誤差從5%壓縮至2.5%。在能源互聯(lián)網(wǎng)框架下,BMS與區(qū)塊鏈技術的結合實現(xiàn)了電池溯源與梯次利用的全程可信記錄,特斯拉的電池護照(Battery Passport)系統(tǒng)已覆蓋鈷、鎳等關鍵材料的供應鏈碳足跡。據(jù)彭博新能源財經(jīng)預測,至2030年全球BMS市場規(guī)模將突破280億美元,其中AI驅(qū)動的預測性維護系統(tǒng)占比超45%,推動新能源產(chǎn)業(yè)邁入“安全-高效-可持續(xù)”三位一體的新紀元。BMS是連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶。電池PACKBMS電池管理
BMS的標準化、模塊化也是一個重要的發(fā)展方向。電池PACKBMS電池管理系統(tǒng)工作原理
均衡管理具有不可忽視的重要性。它能夠延長電池組的使用壽命,通過均衡操作,讓電池組中各單體電池的充放電深度基本保持一致,防止個別電池因過度充放電而加速老化,進而有效延長整個電池組的使用時長。同時,可提高電池組性能,均衡后的電池組能夠輸出更為穩(wěn)定的電壓和電流,減少因電池不一致性導致的能量損失和功率下降,提升電池組的整體性能與效率。另外,還能增強安全性,避免因個別電池過充過放引發(fā)鼓包、燃燒甚至危險等嚴重安全問題,切實提高電池組的安全性與可靠性 。電池PACKBMS電池管理系統(tǒng)工作原理