從中心功能來看,BMS首先承擔著精細監(jiān)測的任務,通過電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器,實時采集電池組中單體電池的電壓、總電流、各區(qū)域溫度以及SOC(StateofCharge,剩余電量)、SOH(StateofHealth,健康狀態(tài))等關(guān)鍵參數(shù),為后續(xù)調(diào)控提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。其次,它具備智能充放電管理能力,根據(jù)電池當前狀態(tài)動態(tài)調(diào)整充放電策略,例如在充電階段采用分段式充電法,避免過充導致電解液分解;在放電階段通過限制最大電流,防止過放造成電極結(jié)構(gòu)不可逆損壞,從而延長電池使用壽命。此外,均衡功能是BMS的重要特性,當電池組中單體電池出現(xiàn)電壓不一致時,BMS會通過主動均衡或被動均衡方式,將能量從電壓較高的電池轉(zhuǎn)移到電壓較低的電池,確保整組電池性能同步,避免部分電池提前失效。安全防護更是BMS的中心職責,當檢測到過充、過放、過流、短路或溫度異常等危險時,系統(tǒng)會立即切斷充放電回路,同時通過預警機制提醒用戶或關(guān)聯(lián)系統(tǒng)采取應對措施,從根本上規(guī)避火災、燃爆等安全故障。BMS的組成可分為硬件與軟件兩部分。硬件包括傳感器模塊(負責數(shù)據(jù)采集)、主控芯片(相當于“大腦”,處理數(shù)據(jù)并發(fā)出指令)、功率開關(guān)模塊(如MOS管,執(zhí)行充放電回路的通斷)、通信接口。 BMS的技術(shù)趨勢是通過動態(tài)均衡技術(shù),減少電芯差異;智能控制充放電區(qū)間(如限制SOC在20%-80%)。機器人BMS管理系統(tǒng)
不同應用場景對BMS的需求差異較大。在消費電子領(lǐng)域(如智能手機),BMS高度集成化,芯片面積只幾平方毫米,側(cè)重基礎(chǔ)保護與充放電操作;而在新能源汽車中,BMS需管理數(shù)百節(jié)電芯,支持ISO26262功能安全標準(ASIL-C/D等級),并與整車作用器(VCU)、電機作用器(MCU)實時通信,實現(xiàn)能量回收(制動時回收功率可達100kW)與動態(tài)功率限制(如低溫下限制放電電流防止析鋰)。儲能電站的BMS則面臨更大規(guī)模挑戰(zhàn):一個20英尺集裝箱式儲能系統(tǒng)可能包含上千節(jié)電芯,BMS需采用分層架構(gòu)——從控單元(Slave)管理單簇電池,主控單元(Master)協(xié)調(diào)整個系統(tǒng),同時支持Modbus/TCP或CAN總線與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)交互。技術(shù)難點集中在電芯一致性維護(容量差異需操作在1%以內(nèi))與循環(huán)壽命優(yōu)化(目標25年運營周期)。此外,熱失控防護是BMS設(shè)計的非常終挑戰(zhàn):當某節(jié)電芯發(fā)生內(nèi)短路時,BMS需在毫秒級時間內(nèi)切斷故障區(qū)域,并觸發(fā)滅火裝置,同時通過多層隔熱材料阻斷熱擴散鏈式反應。 硬件BMS電池管理系統(tǒng)設(shè)計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。
鋰電池(可充型)之所以需要保護,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跟著一塊精致的保護板和一片電流保護器出現(xiàn)。鋰電池的保護功能通常由保護電路板和PTC等電流器件協(xié)同完成,保護板是由電子電路組成,在-40℃至+85℃的環(huán)境下時刻準確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流,及時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。保護板通常包括控制IC、MOS開關(guān)及輔助器件NTC、ID、存儲器等。其中控制IC,在一切正常的情況下控制MOS開關(guān)導通,使電芯與外電路溝通,而當電芯電壓或回路電流超過規(guī)定值時,它立刻控制MOS開關(guān)關(guān)斷,保護電芯的安全。NTC是Negativetemperaturecoefficient的縮寫,意即負溫度系數(shù),在環(huán)境溫度升高時,其阻值降低,使用電設(shè)備或充電設(shè)備及時反應、控制內(nèi)部中斷而停止充放電。ID是Identification的縮寫,即身份識別的意思它分為兩種:一是存儲器,常為單線接口存儲器,存儲電池種類、生產(chǎn)日期等信息;二是識別電阻。兩者可起到產(chǎn)品的可追溯和應用的限制的作用。
目前市場上兩輪電動車電池類型主要有鉛酸電池,鋰電池,鉛酸改鋰電等,然后,現(xiàn)在的電池管理存在電池壽命短,充電設(shè)施不完善,電池回收利用中對廢舊電池處理不當對環(huán)境造成污染等問題。針對現(xiàn)有問題,我們應采取一些新的管理方案。首先是采用智能充電樁,實現(xiàn)電池的智能充電,避免過沖,過放現(xiàn)象,延長電池壽命;其次,可以采用電池租賃的方式,推廣電池租賃模式,降低用戶購車成本的同時減輕充電設(shè)施壓力;再次是建立完善的電池回收體系,提高廢舊電池回收率,減少環(huán)境污染;還可以利用無物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),大力推廣智能電池管理系統(tǒng)BMS,可以提前預警潛在問題,提高電池的使用壽命并可以降低危險發(fā)生幾率。BMS如何保證電池安全?
BMS電池智能管理解決方案,通過整合智能終端、電池保護板和電池管理平臺,構(gòu)建了新一代智能電池管理系統(tǒng)。鋰電池相比傳統(tǒng)的鉛酸電池,具有更長的使用壽命、更輕的質(zhì)量、更環(huán)保以及更大的能量密度等優(yōu)勢。在新國標的推動下,鋰電池在兩輪電動車中的使用比例將會增加。然而,由于鋰電池具有高能量密度和內(nèi)部化學物質(zhì)活性強的特點,在過充、過放等非正常使用情況下,電池可能會損壞,甚至在極端情況下引發(fā)起火或起爆。因此,鋰電池需要配備一套監(jiān)控系統(tǒng),實時監(jiān)測電壓、電流等參數(shù),并在超出預設(shè)閾值時立即切斷電池主回路。BMS向高精度監(jiān)測、AI智能預測、云端協(xié)同管理和多類型電池兼容(如固態(tài)電池)方向發(fā)展。移動儲能BMS管理系統(tǒng)方案開發(fā)
通過實時監(jiān)測和保護電池,避免電池過充、過放等問題,BMS系統(tǒng)保護板能夠延長電池的使用壽命。機器人BMS管理系統(tǒng)
隨著新能源電動汽車的廣泛應用,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,嚴重則導致生產(chǎn)工作延誤、生產(chǎn)危險。 機器人BMS管理系統(tǒng)