從市場數(shù)據(jù)來看,BMS市場前景十分廣闊。受益于電動汽車、消費電子等行業(yè)的蓬勃發(fā)展,BMS市場規(guī)模持續(xù)擴張。盡管2020年受全球衛(wèi)生事件影響,全球BMS市場規(guī)模增速有所下滑,但隨著電動汽車市場規(guī)模不斷擴大,以及對電池效率要求日益提高,BMS市場重拾增長態(tài)勢。據(jù)BusinessWire估算及前瞻產(chǎn)業(yè)研究院分析,2021年全球BMS市場規(guī)模達億美元,預(yù)計到2026年將攀升至131億美元,年復(fù)合增長率(CAGR)達15%。其中,電動汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展極大推動了BMS的進步,2020年動力電池應(yīng)用在全球BMS下游應(yīng)用占比中高達54%。2021年全球汽車電池管理系統(tǒng)BMS市場規(guī)模達億美元,較上一年大幅增長,2022年更是增長至46億美元,預(yù)計2023年將達到50億美元。在國內(nèi)市場,2020年BMS市場需求規(guī)模為97億元,2021年汽車BMS市場規(guī)模達億元,同比增長。預(yù)計未來,隨著國內(nèi)乃至全球電動汽車市場的進一步拓展。 對于電池管理系統(tǒng)(BMS)而言,除了均衡功能外,均衡策略的制定同樣至關(guān)重要。換電柜BMS出廠價格
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,也會破壞電池的物理結(jié)構(gòu),造成電池的損壞。BMS通過精細的監(jiān)測、保護和優(yōu)化,讓電池在安全的前提下發(fā)揮比較大效能,是連接電池與應(yīng)用場景的“智能中樞”。電池包BMS電池管理系統(tǒng)平臺BMS實時采集、處理、存儲電池模組運行過程中的重要信息,與外部設(shè)備如整車控制器交換信息。
隨著新能源電動汽車的廣泛應(yīng)用,電池的容量、安全性、使用狀態(tài)與續(xù)航能力日益成為關(guān)注重點。BMS電池管理系統(tǒng)是對電池進行監(jiān)控與控管的系統(tǒng),將采集的電池信息實時反饋給用戶,同時根據(jù)采集的信息調(diào)節(jié)參數(shù),充分發(fā)揮電池的性能。但是,該技術(shù)在管理多個電池時,需要人員現(xiàn)場調(diào)試與設(shè)置,導(dǎo)致其檢查、維護與更新相當不方便。而且,針對電池組的工作性能、電池老化情況、使用壽命等信息,需要人員現(xiàn)場經(jīng)過多次反復(fù)調(diào)試、實驗之后才能獲得,工作相當繁瑣、耗時。在生產(chǎn)、調(diào)試或?qū)嶒炦^程中,只有在電池出現(xiàn)問題影響電動汽車的工作時,才會發(fā)現(xiàn)故障并更換電池,這種方式具有盲目性、滯后性,相當容易產(chǎn)生不良后果,嚴重則導(dǎo)致生產(chǎn)工作延誤、生產(chǎn)危險。
BMS保護板分為分口與同口保護板。保護板為了現(xiàn)實保護電池的功能,必須要能夠主動切斷電池主回路。因此,在電池包內(nèi)部,電池的主回路是要經(jīng)過保護板的。為了對充電和放電都能進行操作,保護板必須具有兩個開關(guān),分別作用于充電和放電回路(姑且這么理解)。在同口保護板中,這兩個開關(guān)串在一條線上,接到電池包外部,充電和放電都經(jīng)過此線。而在分口保護板中,電池分出兩根線,分別接充電開關(guān)和放電開關(guān),再接到電池外部。之所以會出現(xiàn)同口和分口保護板,是為了降低成本:一般電動車鋰電池包的充電電流要比放電電流小,如果兩個開關(guān)串到一條線上,那么兩個開關(guān)就得照著大的買。而分口的話,充電電流小,就可以用一個更小的開關(guān)。這里說的開關(guān),其實就是MOSFET,是鋰電保護板的主要成本,而且國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)受限,重點部件需要進口。 BMS通過監(jiān)控電池狀態(tài)(電壓/溫度/SOC/SOH),均衡電芯,防止過充/過放/過熱,延長電池壽命。
主動均衡技術(shù)主動均衡又稱非能量耗散式均衡,其原理在充電和放電循環(huán)期間,是將能量高的電芯內(nèi)的能量轉(zhuǎn)移到能量低的電芯中去,使得電池PACK內(nèi)的電荷得到重新分配,從而縮短充電時間,延長放電使用時間。在適用場景上,主動均衡更加適用于大容量、高串數(shù)的鋰電池組應(yīng)用。BMS被動均衡技術(shù)先于主動均衡在電動市場中應(yīng)用,技術(shù)也較為成熟些。主動均衡則較為復(fù)雜,變壓器方案的設(shè)計以及開關(guān)矩陣的設(shè)計無疑會使成本增加明顯。但主動均衡相比采用能量傳遞分配的原則,因而能量利用率相比被動均衡更高。在實際應(yīng)用中,主動均衡技術(shù)也被普遍認為更為合理。例如,科列自主研發(fā)的雙向DC-DC主動均衡芯片,它采用了科學的智能算法,能夠及時地補償電池組產(chǎn)生的差異,確保電池一致性,延長電池組的使用壽命和平均無故障時間。儲能BMS主動均衡和被動均衡的區(qū)別主要有能量的方式、啟動均衡條件、均衡電流、成本等。電池包BMS電池管理系統(tǒng)平臺
需關(guān)注電池串數(shù)、電壓 / 電流范圍、均衡能力、通信協(xié)議(如 CAN、I2C)及安全認證。換電柜BMS出廠價格
BMS保護板的被動均衡技術(shù)。顧名思義,被動均衡就是將單體電池中容量稍多的個體消耗掉,從而實現(xiàn)整體的均衡。被動均衡又稱為能量耗散式均衡,工作原理是在每節(jié)電芯上并聯(lián)一個電阻,當某個電芯提前充滿,而又需要繼續(xù)給其他電芯充電時,通過電阻對電壓高的電芯以熱量形式釋放電量,為其他電芯爭取更多充電時間。由于被動均衡結(jié)構(gòu)更為簡單,所以使用比較廣。但是被動均衡也有明顯的缺點,由于結(jié)構(gòu)簡單制作成本低,采用電阻耗能產(chǎn)生熱量,從而會使整個系統(tǒng)的效率降低。并且均衡時間短,效果不佳,一般均衡時間都在充電周期末期。此外,只能對高電壓電池進行放電,無法對劣質(zhì)電池進行改進。在適用場景上,被動均衡更適合于小容量、低串數(shù)的鋰電池組應(yīng)用,可以釋放每顆電芯的儲能能力,實現(xiàn)電量的高效利用。 換電柜BMS出廠價格