電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem,BMS),常被稱作電池保姆或管家,主要用于對(duì)電池單體進(jìn)行智能管理與維護(hù)。其中心作用在于防止電池過充或過放,進(jìn)而延長(zhǎng)電池使用壽命,并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)。BMS并非只是簡(jiǎn)單的監(jiān)控裝置,而是集多種復(fù)雜功能于一體的智能系統(tǒng),通過各類傳感器、控制器以及精密算法,實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的精細(xì)把控。BMS的功能豐富且關(guān)鍵。它能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的電壓、電流、溫度等關(guān)鍵參數(shù),杜絕過充、過放、過溫等狀況發(fā)生。以電動(dòng)汽車為例,電池組由眾多電池單體構(gòu)成,BMS需實(shí)時(shí)采集每個(gè)單體的電壓數(shù)據(jù),與設(shè)定閾值比對(duì),一旦出現(xiàn)單體電壓異常,便立即采取均衡充放電等措施,維持各單體電壓平衡。同時(shí),通過溫度傳感器密切監(jiān)測(cè)電池組內(nèi)部溫度,防止過熱或過冷,必要時(shí)調(diào)整充放電電流,確保電池工作在適宜溫度區(qū)間。在充放電過程中,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流,既能用于計(jì)算電池剩余容量(SOC),又能防范因電流過大引發(fā)的安全危險(xiǎn)。此外,BMS還可通過復(fù)雜算法估算電池的狀況(SOH),為用戶提供整體、準(zhǔn)確的電池狀態(tài)信息,避免因狀態(tài)誤判導(dǎo)致危險(xiǎn),并且能夠?qū)崟r(shí)診斷電池系統(tǒng)運(yùn)行故障,迅速隔離異常,維護(hù)系統(tǒng)可靠性。 在電動(dòng)汽車中,BMS確保電池組的性能和安全性,延長(zhǎng)電池壽命,提高車輛續(xù)航能力和駕駛安全性。代理BMS管理系統(tǒng)云平臺(tái)
電池管理系統(tǒng)(BMS)的均衡技術(shù)主要分為被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡兩大類,用于解決電池組內(nèi)單體性能差異問題。被動(dòng)均衡屬于能量耗散型,當(dāng)檢測(cè)到某單體電壓過高時(shí),通過導(dǎo)通開關(guān)管讓并聯(lián)電阻消耗其多余電量,直至與其他單體電壓一致。其優(yōu)勢(shì)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高,適合消費(fèi)電子、低速電動(dòng)車等中小容量電池組,但能量以熱能浪費(fèi),效率低且均衡速度慢,適用于小電流場(chǎng)景。主動(dòng)均衡則是能量轉(zhuǎn)移型,通過不同介質(zhì)實(shí)現(xiàn)電量調(diào)配,具體包括電容式、電感式、變壓器式和 DC/DC 變換器式等。電容式利用電容在高低壓?jiǎn)误w間切換傳遞能量,響應(yīng)快但單次轉(zhuǎn)移量少;電感式通過電感充放電轉(zhuǎn)移能量,效率 70%-80%,但體積較大且有電磁干擾;變壓器式借助多繞組變壓器實(shí)現(xiàn)多單體同時(shí)均衡,效率 80%-90%,不過設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本高;DC/DC 變換器式通過雙向通道將高電壓?jiǎn)误w能量轉(zhuǎn)移到總線再分配,效率超 90%,適合電動(dòng)汽車等場(chǎng)景,但電路算法復(fù)雜。總體而言,被動(dòng)均衡因低成本適用于簡(jiǎn)單場(chǎng)景,而主動(dòng)均衡尤其是結(jié)合智能策略的方案,正逐步成為主流,能動(dòng)態(tài)調(diào)整均衡強(qiáng)度,提升電池組壽命,廣泛應(yīng)用于大容量、高要求的設(shè)備中。貿(mào)易BMS價(jià)格可通過專門診斷工具讀取 BMS 故障碼,定位具體問題(如傳感器失效、均衡電路故障)。
入局BMS制造的廠商分為幾類:一類是動(dòng)力電池BMS中具主導(dǎo)能力的終端用戶-車廠,事實(shí)上國(guó)外BMS制造實(shí)力較強(qiáng)的也就是車廠,如通用、特斯拉等;國(guó)內(nèi)有比亞迪、華霆?jiǎng)恿Φ?。第二類是電池廠,包含電芯廠商與做pack的廠商,如三星、寧德時(shí)代、欣旺達(dá)、德賽電池、拓邦股份、等;第三類BMS制造商,此類廠商有多年的電力電子技術(shù)積累,有高校背景或相關(guān)企業(yè)背景的研發(fā)團(tuán)隊(duì),如億能電子、杭州高特電子、協(xié)能科技等企業(yè)。目前看來儲(chǔ)能電池的終端用戶沒有加入BMS研發(fā)與制造的需求與具體行動(dòng),可以認(rèn)為儲(chǔ)能電池BMS行業(yè)缺乏一個(gè)占據(jù)了重要優(yōu)勢(shì)的參與者,給電池廠以及專注做儲(chǔ)能BMS的廠商留下了巨大的發(fā)展空間。儲(chǔ)能市場(chǎng)一旦確立,將給予電池廠與專門BMS生產(chǎn)廠商以非常大的發(fā)揮空間。在未來電動(dòng)汽車的BMS生產(chǎn)廠商也極有可能成為大規(guī)模儲(chǔ)能項(xiàng)目使用的BMS供應(yīng)商的重要組成部分。
鋰電池(可充型)之所以需要保護(hù),是由它本身特性決定的。由于鋰電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電,因此鋰電池鋰電組件總會(huì)跟著一塊精致的保護(hù)板和一片電流保護(hù)器出現(xiàn)。鋰電池的保護(hù)功能通常由保護(hù)電路板和PTC等電流器件協(xié)同完成,保護(hù)板是由電子電路組成,在-40℃至+85℃的環(huán)境下時(shí)刻準(zhǔn)確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流,及時(shí)操控電流回路的通斷;PTC在高溫環(huán)境下防止電池發(fā)生惡劣的損壞。保護(hù)板通常包括控制IC、MOS開關(guān)及輔助器件NTC、ID、存儲(chǔ)器等。其中控制IC,在一切正常的情況下控制MOS開關(guān)導(dǎo)通,使電芯與外電路溝通,而當(dāng)電芯電壓或回路電流超過規(guī)定值時(shí),它立刻控制MOS開關(guān)關(guān)斷,保護(hù)電芯的安全。NTC是Negativetemperaturecoefficient的縮寫,意即負(fù)溫度系數(shù),在環(huán)境溫度升高時(shí),其阻值降低,使用電設(shè)備或充電設(shè)備及時(shí)反應(yīng)、控制內(nèi)部中斷而停止充放電。ID是Identification的縮寫,即身份識(shí)別的意思它分為兩種:一是存儲(chǔ)器,常為單線接口存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)電池種類、生產(chǎn)日期等信息;二是識(shí)別電阻。兩者可起到產(chǎn)品的可追溯和應(yīng)用的限制的作用。 充電異常(過充保護(hù)觸發(fā)),設(shè)備突然斷電(過放 / 過流),電池組壽命縮短(均衡失效)。
BMS保護(hù)板分為分口與同口保護(hù)板。保護(hù)板為了現(xiàn)實(shí)保護(hù)電池的功能,必須要能夠主動(dòng)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(hù)板的。為了對(duì)充電和放電都能進(jìn)行操作,保護(hù)板必須具有兩個(gè)開關(guān),分別操作充電和放電回路(姑且這么理解)。在同口保護(hù)板中,這兩個(gè)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(hù)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(huì)出現(xiàn)同口和分口保護(hù)板,是為了降低成本:一般電動(dòng)車鋰電池包的充電電流要比放電電流小,如果兩個(gè)開關(guān)串到一條線上,那么兩個(gè)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(gè)更小的開關(guān)。這里說的開關(guān),其實(shí)就是MOSFET,是鋰電保護(hù)板的主要成本,而且國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)受限,重點(diǎn)部件需要進(jìn)口。 如何判斷 BMS 是否故障?鉛酸改鋰電池BMS軟件開發(fā)
BMS將會(huì)與電機(jī)控制系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等組成更加完整的電動(dòng)車輛控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)更加高效和精確的能量管理。代理BMS管理系統(tǒng)云平臺(tái)
主動(dòng)均衡技術(shù)的痛點(diǎn):設(shè)備采購(gòu)成本較高當(dāng)前新能源板塊發(fā)展突飛猛進(jìn),每個(gè)從業(yè)單位參與的項(xiàng)目單量和項(xiàng)目數(shù)量越來越多,很多項(xiàng)目前期的方案搭建以及交付投運(yùn),較大權(quán)重地考慮成本,在剛好滿足下級(jí)用戶當(dāng)前技術(shù)需求的前提下,以盡可能便宜的原則選擇均衡產(chǎn)品。導(dǎo)致很多項(xiàng)目選型環(huán)節(jié),下級(jí)用戶認(rèn)可主動(dòng)均衡的產(chǎn)品和技術(shù),也了解全生命周期主動(dòng)均衡經(jīng)濟(jì)性的更加合理性,但考慮當(dāng)前量級(jí)的項(xiàng)目因?yàn)檫x擇采購(gòu)主動(dòng)均衡BMS要多花¥,往往很可能還是選擇當(dāng)前就滿足下級(jí)用戶的被動(dòng)均衡產(chǎn)品。主動(dòng)均衡相對(duì)增加了危險(xiǎn)點(diǎn)基于不同廠家主動(dòng)均衡技術(shù)的差異性,主動(dòng)均衡在BMS內(nèi)部增加了分離式或集成式的均衡電路,其中包括均衡充放電模塊裝置、均衡電源驅(qū)動(dòng)裝置、均衡操作狀態(tài)等,這些從硬件增加的角度增加了可能失效的危險(xiǎn)點(diǎn)。部分BMS企業(yè)過于追求3A、5A甚至更高的大電流均衡,于均衡技術(shù)本身沒有什么技術(shù)難點(diǎn),但對(duì)系統(tǒng)既有的協(xié)配件的選型匹配存在挑戰(zhàn)。行業(yè)PACK包內(nèi)采集線束的線徑可能只有、CCS方案銅膜的載流能力、PACK內(nèi)的發(fā)熱及散熱、相對(duì)熱的環(huán)境下電池的壽命等都可能是關(guān)聯(lián)影響因素。 代理BMS管理系統(tǒng)云平臺(tái)