鋰電池保護(hù)板(BatteryProtectionCircuitModule,PCM或BMS)是鋰電池系統(tǒng)的中心組件,主要用于監(jiān)測(cè)和控制電池的充放電過(guò)程,防止過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、短路及溫度異常,從而延長(zhǎng)電池壽命并確保使用安全。隨著鋰電池在消費(fèi)電子、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)及工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,保護(hù)板的技術(shù)也在不斷演進(jìn),以滿足更高能量密度、更嚴(yán)苛安全標(biāo)準(zhǔn)和智能化管理的需求。在早期發(fā)展階段,鋰電池保護(hù)板主要應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品,功能相對(duì)簡(jiǎn)單,只具備基礎(chǔ)的電壓和電流保護(hù)。隨著電動(dòng)汽車(EV)和可再生能源儲(chǔ)能的興起,保護(hù)板的復(fù)雜度大幅提升,逐漸發(fā)展為電池管理系統(tǒng)(BMS),集成高精度電壓檢測(cè)、電流均衡、溫度監(jiān)控、SOC(StateofCharge)估算及通信功能(如CAN、UART等)。例如,在電動(dòng)汽車中,BMS需要管理數(shù)百甚至數(shù)千節(jié)電芯,確保整組電池的穩(wěn)定性和安全性,同時(shí)優(yōu)化續(xù)航和快充性能。 怎樣判斷 BMS 是否故障?機(jī)電鋰電池保護(hù)板保護(hù)芯片
主動(dòng)均衡是通過(guò)電量轉(zhuǎn)移的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),這種方式效率更高、損失更小。不同廠家可能采用不同的方法,均衡電流也可能有所不同,范圍通常在1~10A之間。被動(dòng)均衡更適合于小容量、低串?dāng)?shù)的鋰電池組應(yīng)用,而主動(dòng)均衡則更適用于高串?dāng)?shù)、大容量的動(dòng)力型鋰電池組應(yīng)用。對(duì)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。主動(dòng)均衡機(jī)制采用電量轉(zhuǎn)移的方式,將組內(nèi)電池的總電量轉(zhuǎn)移給容量較小的電池。電感式主動(dòng)均衡以物理轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ),集成了電源開(kāi)關(guān)和微型電感,實(shí)現(xiàn)雙向均衡。它可以通過(guò)相鄰電池間的電荷轉(zhuǎn)移來(lái)均衡電池,無(wú)論是放電、充電還是靜置狀態(tài),都可以進(jìn)行均衡,且均衡效率高達(dá)92%。智慧動(dòng)鋰電子是一家集鋰電池安全管理硬件、軟件及BMS系統(tǒng)方案于一體的綜合服務(wù)商。 硬件鋰電池保護(hù)板維修鋰電池工作原理是什么?
BMS保護(hù)板的被動(dòng)均衡技術(shù)。顧名思義,被動(dòng)均衡就是將單體電池中容量稍多的個(gè)體消耗掉,從而實(shí)現(xiàn)整體的均衡。被動(dòng)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(gè)電阻,當(dāng)某個(gè)電芯提前充滿,而又需要繼續(xù)給其他電芯充電時(shí),通過(guò)電阻對(duì)電壓高的電芯以熱量形式釋放電量,為其他電芯爭(zhēng)取更多充電時(shí)間。由于被動(dòng)均衡結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單,所以使用比較廣。但是被動(dòng)均衡也有明顯的缺點(diǎn),由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制作成本低,采用電阻耗能產(chǎn)生熱量,從而會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的效率降低。并且均衡時(shí)間短,效果不佳,一般均衡時(shí)間都在充電周期末期。此外,只能對(duì)高電壓電池進(jìn)行放電,無(wú)法對(duì)劣質(zhì)電池進(jìn)行改進(jìn)。在適用場(chǎng)景上,被動(dòng)均衡更適合于小容量、低串?dāng)?shù)的鋰電池組應(yīng)用,可以釋放每顆電芯的儲(chǔ)能能力,實(shí)現(xiàn)電量的利用。智慧動(dòng)鋰電子是一家集鋰電池安全管理硬件、軟件及BMS系統(tǒng)方案于一體的綜合服務(wù)商。
儲(chǔ)能BMS主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡的區(qū)別主要有能量的方式、啟動(dòng)均衡條件、均衡電流、成本等。具體區(qū)別如下:能量的方式:主動(dòng)均衡-主動(dòng)采用儲(chǔ)能器件,將荷載較多能量的電芯部分能量轉(zhuǎn)移到能量較少的電芯上,是能量的轉(zhuǎn)移。被動(dòng)均衡運(yùn)用電阻,將高荷電電量電芯的能量消耗掉,減少不同電芯之間差距,是能量的消耗。啟動(dòng)均衡條件:只要壓差大于設(shè)定值便開(kāi)始啟動(dòng)主動(dòng)均衡,均衡時(shí)間一般是24小時(shí)都在工作。在電池快接近充滿的電壓下才啟動(dòng)被動(dòng)放電均衡,均衡時(shí)間一般為幾個(gè)小時(shí)。均衡電流:主動(dòng)均衡電流可達(dá)1-10A,充放電過(guò)程均可實(shí)現(xiàn),均衡效果明顯。被動(dòng)均衡電流35mA-200mA不等,均衡電流越大,發(fā)熱越嚴(yán)重。成本:主動(dòng)均衡電路復(fù)雜,故障率高,成本高。被動(dòng)均衡軟硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,成本低。隨著電芯制造工藝不斷提升,電芯間的一致性越來(lái)越高。出于電路結(jié)構(gòu)和成本考慮,被動(dòng)均衡的策略目前仍然是市場(chǎng)的主流選擇。 隨著電動(dòng)汽車技術(shù)的不斷成熟,電動(dòng)汽車的產(chǎn)量和銷量將持續(xù)攀升,從而帶動(dòng)鋰電池保護(hù)板市場(chǎng)的快速發(fā)展。
鋰電池保護(hù)板在實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)不同場(chǎng)景的需求進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì),其功能擴(kuò)展性和可靠性直接決定了電池系統(tǒng)的安全性與效率。在消費(fèi)電子領(lǐng)域,如手機(jī)、充電寶和無(wú)人機(jī)等設(shè)備中,保護(hù)板高度集成化,通常采用單節(jié)或少量串聯(lián)方案,以DW01+8205A組合芯片為中心,兼顧微小體積與基礎(chǔ)防護(hù)功能。這類保護(hù)板需應(yīng)對(duì)快充帶來(lái)的瞬時(shí)電流沖擊(如20W快充),通過(guò)優(yōu)化采樣電阻精度避免誤觸發(fā),同時(shí)采用貼片式封裝與軟包電池直接貼合,較大限度節(jié)省空間。然而,消費(fèi)電子產(chǎn)品的極限輕薄化設(shè)計(jì)也帶來(lái)挑戰(zhàn),例如散熱能力受限可能導(dǎo)致持續(xù)高負(fù)載下的保護(hù)板溫升,需通過(guò)材料優(yōu)化(如高導(dǎo)熱基板)平衡性能與體積。充電時(shí)鋰離子從正極移向負(fù)極,放電時(shí)反向移動(dòng),實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能轉(zhuǎn)換。太陽(yáng)能鋰電池保護(hù)板管理系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)
容量更大、重量更輕、充放電效率高,壽命是鉛酸電池的 3-5 倍。機(jī)電鋰電池保護(hù)板保護(hù)芯片
基于模型的方法估算電池SOC,包括電化學(xué)阻抗頻譜法(EIS)和等效電路模型(ECM),通過(guò)模擬電池的電化學(xué)反應(yīng)和電氣行為來(lái)進(jìn)行深入的SOC分析。這些方法可評(píng)估內(nèi)阻、容量和其他關(guān)鍵參數(shù),從而多方面了解各種運(yùn)行條件下的SOC。卡爾曼濾波是另一種流行的基于模型的技術(shù),它能整合來(lái)自多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù),即使在動(dòng)態(tài)環(huán)境中也能精確估算SOC。然而,卡爾曼濾波法的準(zhǔn)確性容易受到傳感器漂移、極端溫度變化和電池行為變化等外部因素的影響。大多數(shù)電動(dòng)汽車使用不同的技術(shù)組合來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量SOC。庫(kù)侖計(jì)數(shù)和OCV迅速獲得基本數(shù)據(jù),而EIS、ECM和卡爾曼濾波則提供更詳細(xì)和更精確的信息。除此之外,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),人工智能的應(yīng)用也在不斷的提高SOC的準(zhǔn)確性。智慧動(dòng)鋰電子是一家集鋰電池安全管理硬件、軟件及BMS系統(tǒng)方案于一體的綜合服務(wù)商。 機(jī)電鋰電池保護(hù)板保護(hù)芯片