基于模型的方法估算電池SOC,包括電化學阻抗頻譜法(EIS)和等效電路模型(ECM),通過模擬電池的電化學反應和電氣行為來進行深入的SOC分析。這些方法可評估內阻、容量和其他關鍵參數(shù),從而多方面了解各種運行條件下的SOC??柭鼮V波是另一種流行的基于模型的技術,它能整合來自多個傳感器的數(shù)據(jù),即使在動態(tài)環(huán)境中也能精確估算SOC。然而,卡爾曼濾波法的準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)電動汽車使用不同的技術組合來準確測量SOC。庫侖計數(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和更精確的信息。除此之外,神經網(wǎng)絡,人工智能的應用也在不斷的提高SOC的準確性。 BMS鋰電池保護板對電池包的能量進行管理,一般分為被動管理和主動管理兩種類型。硬件BMS電池管理系統(tǒng)品牌
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。 電池組BMS保護板BMS的技術趨勢是通過動態(tài)均衡技術,減少電芯差異;智能控制充放電區(qū)間(如限制SOC在20%-80%)。
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。
BMS的均衡管理旨在解決電池組中單體電池因生產差異和使用損耗導致的電壓、容量、內阻不一致問題,通過主動干預使各單體趨于一致,避免部分電池過度充放以延長整組壽命。其實現(xiàn)基于不均衡產生的根源,采用被動均衡和主動均衡兩種中心方式:被動均衡通過“削峰填谷”,在每個單體電池旁并聯(lián)“均衡電阻+開關管”,當某單體電壓超過閾值時,導通開關管讓過高能量以熱量形式釋放,直至電壓與其他單體一致,雖結構簡單、成本低,但能量浪費且均衡速度慢,適合低容量場景;主動均衡則通過能量轉移,利用電容、電感或DC-DC轉換器等將單體能量轉移到低壓單體,能量利用率達80%-95%,如DC-DC轉換式會先識別高低壓單體組,再將單體電能轉換為適配低壓單體的電壓并定向輸送,雖硬件復雜、成本高,但均衡速度快、能明細延長電池壽命,適用于新能源汽車等場景。均衡管理并非時刻運行,而是在充電后期、靜置時或單體電壓差超過設定閾值時觸發(fā),以不影響正常充放電且修復差異,隨著技術發(fā)展,主動均衡結合AI算法的預測性均衡將進一步提升電池組可靠性與壽命。儲能BMS均衡技術主要是指電池管理系統(tǒng)BMS中用于維護電池組中各個單體電池電量一致性的技術。
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,在電池包內部,電池的主回路是要經過保護板的。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,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,這兩個開關串在一條線上,接到電池包外部,充電和放電都經過此線。而在分口保護板中,電池分出兩根線,分別接充電開關和放電開關,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,如果兩個開關串到一條線上,那么兩個開關就得照著大的買。而分口的話,充電電流小,就可以用一個更小的開關。這里說的開關,其實就是MOSFET,是鋰電保護板的主要成本,而且國內相關產品技術受限,重點部件需要進口。 BMS的主要功能包括監(jiān)測電壓 / 電流 / 溫度,操控充放電,均衡電池組,過充過放保護,數(shù)據(jù)通信。磷酸鐵鋰電池BMS電池管理系統(tǒng)保護板
BMS實時采集、處理、存儲電池模組運行過程中的重要信息,與外部設備如整車控制器交換信息。硬件BMS電池管理系統(tǒng)品牌
在工作原理上,BMS通過閉環(huán)操作實現(xiàn)動態(tài)管理:傳感器實時采集電池狀態(tài)數(shù)據(jù)并傳輸至主控芯片,主控芯片借助軟件算法對數(shù)據(jù)進行分析,與預設的安全閾值和性能參數(shù)對比后,若發(fā)現(xiàn)異常則向功率開關模塊發(fā)出切斷指令;若狀態(tài)正常,則根據(jù)當前SOC、SOH及應用場景需求,調整充放電電流、啟動均衡功能,同時通過通信接口將數(shù)據(jù)反饋至外部系統(tǒng),形成“監(jiān)測-分析-調控-反饋”的完整閉環(huán)。不同應用場景對BMS的需求各有側重。在新能源汽車領域,BMS需適應高功率充放電場景,具備毫秒級的響應速度,同時與電機操作器、車載充電機等部件實時通信,確保動力輸出與續(xù)航能力的平衡;在儲能電站中,BMS更注重長時間運行的穩(wěn)定性,需協(xié)調多組電池的充放電節(jié)奏,實現(xiàn)電網(wǎng)調峰填谷的配合;而消費電子領域的BMS則以小型化、低功耗為中心,在手機、筆記本電腦等設備中精細操控電量顯示與充放電保護。 硬件BMS電池管理系統(tǒng)品牌