鋰電池之所以需要保護,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IC、MOS開關及輔助器件NTC、ID、存儲器等。其中操控IC,在一切正常的情況下操控MOS開關導通,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,它立刻操控MOS開關關斷,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,使用電設備或充電設備及時反應、操控內部中斷而停止充放電。 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)。鋰電池BMS測試
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估算及前瞻產業(yè)研究院分析,2021年全球BMS市場規(guī)模達億美元,預計到2026年將攀升至131億美元,年復合增長率(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年動力電池應用在全球BMS下游應用占比中高達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,預計2023年將達到50億美元。在國內市場,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。預計未來,隨著國內乃至全球電動汽車市場的進一步拓展。 水性BMS管理系統(tǒng)方案定制智慧動鋰高壓工廠儲能BMS系統(tǒng),采用高速32位MCU和高性能車規(guī)級AFE,保證高效率和高精度二級或三級架構。
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,結合自修復電解質實現(xiàn)早期阻斷。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。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(BatteryPassport)系統(tǒng)已覆蓋鈷、鎳等關鍵材料的供應鏈碳足跡。據(jù)彭博新能源財經預測,至2030年全球BMS市場規(guī)模將突破280億美元,其中AI驅動的預測性維護系統(tǒng)占比超45%,推動新能源產業(yè)邁入“安心-效能-可持續(xù)”三位一體的新紀元。
2025年BMS將出現(xiàn)幾大變革1、打通BMS和EMS隨著儲能系統(tǒng)被納入各類電力市場交易主體,其模式變得多樣化,需要更高的數(shù)據(jù)處理和預測能力來優(yōu)化利益。BMS和EMS的整合將使儲能系統(tǒng)能夠更好地處理復雜的數(shù)據(jù)源和龐大的數(shù)據(jù)管理需求。這種整合不僅增強系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力,還能夠幫助預測電價走勢,優(yōu)化電池充放電策略,從而提高儲能的整體利益。2、從BMS向EMS跨進在工商業(yè)市場,儲能系統(tǒng)需要具備更現(xiàn)代的能量管理和綜合操控能力,以滿足復雜的能源需求和交易策略。BMS+EMS一體化集控單元的出現(xiàn),揭示了儲能管理系統(tǒng)從單純的關注電池管理擴展到了整個能源系統(tǒng)的管理。這樣的跨步能夠實現(xiàn)更多面化的監(jiān)控和更靈活的交易策略,為工商業(yè)用戶提供更前沿的能源解決方案。 BMS 故障會導致電池鼓包、續(xù)航驟降,甚至起火風險。
電池管理系統(tǒng)(BMS)的均衡技術主要分為被動均衡和主動均衡兩大類,用于解決電池組內單體性能差異問題。被動均衡屬于能量耗散型,當檢測到某單體電壓過高時,通過導通開關管讓并聯(lián)電阻消耗其多余電量,直至與其他單體電壓一致。其優(yōu)勢是結構簡單、成本低、可靠性高,適合消費電子、低速電動車等中小容量電池組,但能量以熱能浪費,效率低且均衡速度慢,適用于小電流場景。主動均衡則是能量轉移型,通過不同介質實現(xiàn)電量調配,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單體間切換傳遞能量,響應快但單次轉移量少;電感式通過電感充放電轉移能量,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現(xiàn)多單體同時均衡,效率 80%-90%,不過設計復雜、成本高;DC/DC 變換器式通過雙向通道將高電壓單體能量轉移到總線再分配,效率超 90%,適合電動汽車等場景,但電路算法復雜。總體而言,被動均衡因低成本適用于簡單場景,而主動均衡尤其是結合智能策略的方案,正逐步成為主流,能動態(tài)調整均衡強度,提升電池組壽命,廣泛應用于大容量、高要求的設備中。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。便攜式戶外電源BMS管理系統(tǒng)云平臺
BMS保護板的被動均衡就是將單體電池中容量較多的個體消耗掉,實現(xiàn)整體的均衡。鋰電池BMS測試
測量電池容量的理想方法是庫侖計數(shù)法,即通過測量一段時間內流入和流出的電流,進而得到流入或者流出電量。SOC=總容量-(放電電流-充電電流)*時間根據(jù)電池測量系統(tǒng)的不同,有多種測量放電或充電電流的方法。電流分流器:分流器是一個低歐姆電阻器,用于測量電流。整個電流流經分流器并產生電壓降,然后進行測量。這種方法會在電阻器上產生輕微的功率損耗?;魻栃獋鞲衅鳎哼@種傳感器通過磁場變化測量電流。它減少了電流分流器典型的功率損耗問題,但成本較高,且無法承受大電流。巨磁電阻(GMR)傳感器:這種傳感器用作磁場檢測器,比霍爾效應傳感器更靈敏(也更昂貴)。它們的精確度很高。庫侖測量涉及的計算相當復雜,主要由微控制器完成。庫侖計數(shù)法是一種安培小時積分法,可量化一段時間內的電量,提供動態(tài)、連續(xù)的狀態(tài)更新。開路電壓(OCV)通過計算電壓與電量之間的直接關系,評估剩余電量。不過,庫侖計數(shù)法會因傳感器漂移或電池性能變化而隨時間累積誤差,而開路電壓則也可能受到溫度波動和電池老化的影響。 鋰電池BMS測試