電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem,BMS)作為現(xiàn)代電池技術(shù)的重中之重控制系統(tǒng),廣泛應(yīng)用于新能源汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)、消費(fèi)電子等領(lǐng)域,是保障電池安全、提升能效和延長(zhǎng)使用壽命的關(guān)鍵技術(shù)。BMS通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池組的電壓、溫度、電流等參數(shù),動(dòng)態(tài)評(píng)估電池的健康狀態(tài)和剩余電量,并利用均衡管理、故障診斷和熱管理技術(shù),確保電池在較好工況下運(yùn)行。在新能源汽車領(lǐng)域,BMS直接關(guān)系到電動(dòng)車的續(xù)航里程與安全性。它通過(guò)智能分配充放電功率,防止電池過(guò)充、過(guò)放或局部過(guò)熱,優(yōu)異降低熱失控風(fēng)險(xiǎn);同時(shí),結(jié)合云端大數(shù)據(jù)優(yōu)化充電策略,可提升電池壽命30%以上。在儲(chǔ)能場(chǎng)景中,BMS對(duì)電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能電站和戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)尤為重要,通過(guò)多層級(jí)均衡技術(shù)解決電池組不一致性問(wèn)題,提升整體儲(chǔ)能效率,并支持削峰填谷、可再生能源平滑并網(wǎng)等功能。此外,BMS在無(wú)人機(jī)、電動(dòng)工具、航空航天等領(lǐng)域也發(fā)揮著重要作用,例如通過(guò)精確預(yù)測(cè)剩余飛行時(shí)間保障作業(yè)安全。隨著AI算法和邊緣計(jì)算的發(fā)展,新一代BMS正朝著智能化方向演進(jìn)。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)電池衰減趨勢(shì)、構(gòu)建數(shù)字孿生模型,以及支持超快充技術(shù)和V2G(車輛到電網(wǎng))雙向互動(dòng),BMS正成為能源互聯(lián)網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn),推動(dòng)清潔能源技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。BMS的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化也是一個(gè)重要的發(fā)展方向。電動(dòng)三輪車BMS電池管理系統(tǒng)云平臺(tái)設(shè)計(jì)
電池保護(hù)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(hù)板自耗電的電流一般是ua級(jí)別。工作自耗電電流較大,主要為保護(hù)芯片、mos驅(qū)動(dòng)等消耗。保護(hù)板的自耗電太大會(huì)過(guò)多消耗電池電量,如果長(zhǎng)時(shí)間擱置的電池,保護(hù)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(hù)作用,但是對(duì)電池的性能是有影響的。保護(hù)板的主回路內(nèi)阻也是一個(gè)很重要的參數(shù),保護(hù)板的主回路內(nèi)阻主要來(lái)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(hù)板進(jìn)行充放電時(shí),特別是mos部分,會(huì)產(chǎn)生大量的熱,因此一般保護(hù)板的mos上都需要貼一大塊的鋁片用于導(dǎo)熱和散熱。除了這些基本功能外,為了使用不同的應(yīng)用場(chǎng)景個(gè)需求,保護(hù)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(hù)板,功能更是異常豐富,比如藍(lán)牙、wifi、GPS、串口、CAN等應(yīng)有盡有,再高階一點(diǎn),就成了電池管理系統(tǒng)了(BMS)。光伏儲(chǔ)能電池BMS報(bào)價(jià)在儲(chǔ)能系統(tǒng)中,BMS更注重電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和能量管理效率。
什么是電池荷電狀態(tài)(SOC)?電池荷電狀態(tài)(SOC)是電池管理的一個(gè)重要指標(biāo),尤其是對(duì)鋰離子電池而言。它指的是電池相對(duì)于其容量的電量水平,通常用百分比表示。SOC用于確定電池的剩余電量,而剩余電量對(duì)于預(yù)測(cè)電池的性能和使用壽命至關(guān)重要。測(cè)量電池的充電狀態(tài)并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù),有很多種方法,比如電壓/電流積分、阻抗測(cè)量和庫(kù)侖計(jì)數(shù)等。確定電動(dòng)汽車電池SOC的技術(shù)各不相同,主要分為開(kāi)路電壓法,庫(kù)侖計(jì)數(shù)法,基于模型的方法幾種。
電動(dòng)汽車:BMS的主戰(zhàn)場(chǎng)電動(dòng)汽車的BMS需應(yīng)對(duì)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(gè)AFE模塊,通過(guò)菊花鏈通信降低布線復(fù)雜度,SOC估算精度達(dá)2%。創(chuàng)新技術(shù)包括:無(wú)線BMS(如通用Ultium平臺(tái)):取消傳統(tǒng)線束,通過(guò)2.4GHz無(wú)線通信降低故障率與重量;電芯級(jí)管理:寧德時(shí)代CTP技術(shù)中,BMS直接監(jiān)控每個(gè)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(tái)下,BMS動(dòng)態(tài)調(diào)整充電曲線,結(jié)合電解液添加劑配方將快充時(shí)間縮短至15分鐘(如保時(shí)捷Taycan)。儲(chǔ)能系統(tǒng):長(zhǎng)壽命與高可靠性需求電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)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(jí)化架構(gòu):電池簇→機(jī)架→集裝箱三級(jí)管理,每層級(jí)BMS單獨(dú)運(yùn)行并冗余備份;AI預(yù)測(cè)維護(hù):華為L(zhǎng)UNA2000儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)機(jī)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(yáng)光電源PowerTitan方案在放電階段使用主動(dòng)均衡,充電階段切換為被動(dòng)均衡,綜合效率提升至78%。在儲(chǔ)能系統(tǒng)中,BMS負(fù)責(zé)監(jiān)控電池的狀態(tài),確保電池的安全運(yùn)行,并與儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)通信,實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的管理。
BMS分為純硬件BMS保護(hù)板和軟件結(jié)合硬件的BMS保護(hù)板。純硬件的BMS保護(hù)板是一組比較固定的保護(hù)參數(shù),根據(jù)自身采集到的電壓、電流、溫度等狀態(tài)保護(hù)與恢復(fù),不需要MCU參與,這樣的保護(hù)板也就不具備通訊信息交互的功能。而軟件+硬件的方式,MCU可以對(duì)信息的實(shí)時(shí)采集與外部交互,上傳BMS保護(hù)板實(shí)時(shí)信息。一般為了更好地分析電池過(guò)去的狀態(tài),尤其是在故障分析和算法建模的時(shí)候,需要大量的數(shù)據(jù)支撐,這時(shí)候就需要log存儲(chǔ)功能,盡可能多的記錄BMS的數(shù)據(jù)。BMS系統(tǒng)保護(hù)板在預(yù)防過(guò)充、過(guò)放、短路等問(wèn)題方面發(fā)揮重要作用,能有效降低電池?fù)p壞甚至起火的風(fēng)險(xiǎn)。鉛酸改鋰電BMS測(cè)試
如果對(duì)基本功能的要求較高,且成本預(yù)算較為有限,BMS硬件保護(hù)板是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。電動(dòng)三輪車BMS電池管理系統(tǒng)云平臺(tái)設(shè)計(jì)
BMS 的均衡管理功能在電池組的運(yùn)行中扮演著至關(guān)重要的角色。在電池組實(shí)際充放電進(jìn)程里,由于電池單體在制造工藝上的細(xì)微差別,以及內(nèi)阻、自放電率等固有特性的不同,各單體電池的電壓、荷電狀態(tài)(SOC)等參數(shù)會(huì)逐漸產(chǎn)生不一致的狀況。而均衡管理功能的中心作用,便是借助特定手段促使電池組內(nèi)各個(gè)單體電池的電壓、SOC 等參數(shù)盡可能趨向一致,有效規(guī)避因個(gè)別電池過(guò)充或過(guò)放而對(duì)整個(gè)電池組性能與壽命造成不良影響。集中式 BMS:將所有電池單體的監(jiān)測(cè)和管理功能集中在一塊主控板上,適用于電池?cái)?shù)量較少、系統(tǒng)規(guī)模較小的場(chǎng)合,如電動(dòng)工具、智能家居、電動(dòng)自行車等。分布式 BMS:把電池單體的監(jiān)測(cè)和管理功能分散到多個(gè)從控板上,主控板負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和管理,適用于電池?cái)?shù)量較多、系統(tǒng)規(guī)模較大的場(chǎng)合,如電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)等。電動(dòng)三輪車BMS電池管理系統(tǒng)云平臺(tái)設(shè)計(jì)