電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem,簡稱BMS)作為電池組的“大腦”,在電動汽車、儲能系統(tǒng)、消費電子等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用,中心功能涵蓋實時監(jiān)控、安全保護、均衡管理及協(xié)同操作等多個方面。它通過傳感器實時采集單體電池電壓、總電壓、電流、溫度等參數(shù),精細估算電池的荷電狀態(tài)(SOC)和良好狀態(tài)(SOH),例如在電動汽車中可避免電量誤判導(dǎo)致的拋錨,并為電池老化維護提供依據(jù)。安全保護是其中心職責(zé),當電池出現(xiàn)過充、過放、過流、短路或溫度異常時,會立即切斷回路以防危險,如低溫充電時限制電流避免鋰枝晶引發(fā)短路。由于制造差異,電池組內(nèi)單體電池易失衡,BMS通過主動或被動均衡技術(shù)調(diào)整充放電狀態(tài),確保性能一致,其中主動均衡通過能量轉(zhuǎn)移效率更高。此外,BMS能與整車操控器、電機操作器等協(xié)同工作,優(yōu)化動力輸出,并通過通信協(xié)議上傳數(shù)據(jù)至云端或終端,方便用戶查看與廠商診斷。在儲能領(lǐng)域,它協(xié)調(diào)充放電與電網(wǎng)調(diào)度;在消費電子中維護續(xù)航與安全。隨著新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展,BMS正朝著高精度、低功耗、智能化方向演進,結(jié)合AI預(yù)測衰減趨勢,是維持電池系統(tǒng)安全運行的中心技術(shù),直接影響電池可靠性與經(jīng)濟性,是新能源產(chǎn)業(yè)鏈不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 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。浙江電動摩托車BMS
從架構(gòu)角度而言,BMS主要分為集中式和分布式兩種拓撲結(jié)構(gòu)。集中式BMS通過一個硬件設(shè)備采集所有電池的數(shù)據(jù),這種架構(gòu)成本較低、結(jié)構(gòu)緊湊且可靠性較高,適用于電池數(shù)量較少、容量較低、總電壓不高以及小型電池系統(tǒng)的場景,如電動工具、機器人(搬運機器人、助力機器人)、智能家居中的掃地機器人和電動吸塵器、電動叉車、低速電動車(電動自行車、電動摩托車、電動觀光車、電動巡邏車、電動高爾夫球車等)以及輕度混合動力汽車等。集中式BMS硬件可劃分為高壓區(qū)和低壓區(qū),高壓區(qū)負責(zé)采集單電池電壓、系統(tǒng)總電壓以及監(jiān)測絕緣電阻;低壓區(qū)則涵蓋電源電路、CPU電路、CAN通信電路、操控電路等。隨著乘用車動力電池系統(tǒng)朝著高容量、高總電壓和大體積方向發(fā)展,分布式BMS逐漸成為主流,特別是在插電式混合動力和純電動汽車中應(yīng)用綜合。分布式系統(tǒng)將測量單元等電子設(shè)備直接安裝在與單電池集成的電路板上,其優(yōu)勢明顯,具有極高的可擴展性,可細化到單個電池;連接可靠性高,幾乎不存在過長電纜,電池與測量電路緊密結(jié)合,減少了干擾和誤差,安全性也隨之提高;維護便捷,當某個小單元出現(xiàn)故障時,只需更換該單元即可。不過,其缺點是成本高昂,每個單元都需額外配備一套設(shè)備。 機械BMS管理系統(tǒng)云平臺開發(fā)BMS主要功能包括電池狀態(tài)監(jiān)測(電壓/溫度/電流)、充放電控制、均衡管理、故障保護和通信交互。
BMS,即電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem),在各類使用電池的設(shè)備中扮演著極為關(guān)鍵的角色,堪稱電池的“智慧管家”。它主要針對二次電池進行管理,是電池與用戶之間的重要紐帶,廣泛應(yīng)用于電動汽車、電瓶車、機器人、無人機以及儲能系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域。從功能層面來看,BMS具有多項中心功能。其一為準確估測SOC(荷電狀態(tài)),即精細計算電池的剩余電量。這一功能至關(guān)重要,它確保SOC始終處于合理區(qū)間,防止電池因過充電或過放電而遭受損傷,同時能實時向用戶反饋電池的剩余能量情況。比如在電動汽車中,駕駛者可通過車輛儀表盤直觀了解剩余電量,從而合理規(guī)劃行程。其二是動態(tài)監(jiān)測功能。在電池充放電過程中,BMS會實時采集關(guān)鍵數(shù)據(jù),如電動汽車蓄電池組中每塊電池的端電壓、溫度、充放電電流以及電池包總電壓等。通過持續(xù)監(jiān)測這些參數(shù),及時察覺電池是否存在過充或過放跡象,保證電池安全。一旦發(fā)現(xiàn)某塊電池出現(xiàn)異常,能迅速將其識別出來,確保整組電池運行的可靠性。與此同時,BMS還會為每塊電池建立詳盡的使用歷史檔案,這些數(shù)據(jù)為后續(xù)優(yōu)化電池、充電器以及電動機等提供了寶貴資料,也為離線分析系統(tǒng)故障奠定了基礎(chǔ)。在實際操作中。
展望未來,BMS在技術(shù)發(fā)展上也將呈現(xiàn)諸多趨勢。智能化是重要方向,隨著人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,BMS將更具智能。通過對電池歷史數(shù)據(jù)的深入分析與學(xué)習(xí),能夠精細預(yù)測電池性能與壽命,并依據(jù)預(yù)測結(jié)果實施相應(yīng)控制與管理。效率提升也是關(guān)鍵,未來BMS將不斷優(yōu)化,采用更先進的功率器件與控制算法,提高充放電效率;優(yōu)化電池均衡控制策略,縮短均衡時間,降低能量損耗。安全性能方面,BMS將更加重視,采取多重安全保護措施,確保電池在各種復(fù)雜條件下安全運行,同時加強與其他安全系統(tǒng)的協(xié)同,提升整個系統(tǒng)的安全性。此外,BMS還將朝著集成化方向發(fā)展,與車輛控制器、充電樁等其他系統(tǒng)深度融合,實現(xiàn)更復(fù)雜、高效的功能;隨著應(yīng)用范圍不斷擴大,標準化也將成為必然趨勢,制定統(tǒng)一的BMS標準,有助于提高產(chǎn)品兼容性與互換性,降低生產(chǎn)成本,推動市場健康有序發(fā)展。 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%)。
BMS保護板的被動均衡技術(shù)。顧名思義,被動均衡就是將單體電池中容量稍多的個體消耗掉,從而實現(xiàn)整體的均衡。被動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)一個電阻,當某個電芯提前充滿,而又需要繼續(xù)給其他電芯充電時,通過電阻對電壓高的電芯以熱量形式釋放電量,為其他電芯爭取更多充電時間。由于被動均衡結(jié)構(gòu)更為簡單,所以使用比較廣。但是被動均衡也有明顯的缺點,由于結(jié)構(gòu)簡單制作成本低,采用電阻耗能產(chǎn)生熱量,從而會使整個系統(tǒng)的效率降低。并且均衡時間短,效果不佳,一般均衡時間都在充電周期末期。此外,只能對高電壓電池進行放電,無法對劣質(zhì)電池進行改進。在適用場景上,被動均衡更適合于小容量、低串數(shù)的鋰電池組應(yīng)用,可以釋放每顆電芯的儲能能力,實現(xiàn)電量的高效利用。 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。上海高科技BMS
當溫度異常升高(如超過 60℃),立即切斷充放電回路,防止熱失控。浙江電動摩托車BMS
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(dǎo)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(yīng)、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(yīng)用的限制的作用。 浙江電動摩托車BMS