電池管理系統(tǒng)(BMS)的均衡技術(shù)主要分為被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡兩大類,用于解決電池組內(nèi)單體性能差異問題。被動(dòng)均衡屬于能量耗散型,當(dāng)檢測到某單體電壓過高時(shí),通過導(dǎo)通開關(guān)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(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高,適合消費(fèi)電子、低速電動(dòng)車等中小容量電池組,但能量以熱能浪費(fèi),效率低且均衡速度慢,適用于小電流場景。主動(dòng)均衡則是能量轉(zhuǎn)移型,通過不同介質(zhì)實(shí)現(xiàn)電量調(diào)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(yīng)快但單次轉(zhuǎn)移量少;電感式通過電感充放電轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)多單體同時(shí)均衡,效率 80%-90%,不過設(shè)計(jì)復(fù)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(zhuǎn)移到總線再分配,效率超 90%,適合電動(dòng)汽車等場景,但電路算法復(fù)雜??傮w而言,被動(dòng)均衡因低成本適用于簡單場景,而主動(dòng)均衡尤其是結(jié)合智能策略的方案,正逐步成為主流,能動(dòng)態(tài)調(diào)整均衡強(qiáng)度,提升電池組壽命,廣泛應(yīng)用于大容量、高要求的設(shè)備中。通過平衡管理,BMS系統(tǒng)保護(hù)板能夠確保電池組內(nèi)各節(jié)電池的壓差不大,從而提高整個(gè)電池組的充放電性能。什么是BMS電池管理系統(tǒng)工廠
電池保護(hù)板的自身參數(shù),比如自耗電分為工作自耗電和靜態(tài)(睡眠)自耗電,保護(hù)板自耗電的電流一般是ua級(jí)別。工作自耗電電流較大,主要為保護(hù)芯片、mos驅(qū)動(dòng)等消耗。保護(hù)板的自耗電太大會(huì)過多消耗電池電量,如果長時(shí)間擱置的電池,保護(hù)板自耗電可能導(dǎo)致電池虧電。自耗電和內(nèi)阻等,他們不起保護(hù)作用,但是對(duì)電池的性能是有影響的。保護(hù)板的主回路內(nèi)阻也是一個(gè)很重要的參數(shù),保護(hù)板的主回路內(nèi)阻主要來源于pcb板上鋪設(shè)阻值,mos的阻值(主要)和分流電阻的阻值。在保護(hù)板進(jìn)行充放電時(shí),特別是mos部分,會(huì)產(chǎn)生大量的熱,因此一般保護(hù)板的mos上都需要貼一大塊的鋁片用于導(dǎo)熱和散熱。除了這些基本功能以外,保護(hù)板還有各種各樣的附加功能(如均衡),特別是帶軟件的保護(hù)板,功能更是異常豐富,比如藍(lán)牙、wifi、GPS、串口、CAN等應(yīng)有盡有,再高階一點(diǎn),就成了電池管理系統(tǒng)了(BMS)。 兩輪車BMS電池管理系統(tǒng)報(bào)價(jià)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。
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(duì)二次電池進(jìn)行管理,是電池與用戶之間的重要紐帶,廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、電瓶車、機(jī)器人、無人機(jī)以及儲(chǔ)能系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域。從功能層面來看,BMS具有多項(xiàng)中心功能。其一為準(zhǔn)確估測SOC(荷電狀態(tài)),即精細(xì)計(jì)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(shí)能實(shí)時(shí)向用戶反饋電池的剩余能量情況。比如在電動(dòng)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(dòng)態(tài)監(jiān)測功能。在電池充放電過程中,BMS會(huì)實(shí)時(shí)采集關(guān)鍵數(shù)據(jù),如電動(dòng)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(shí)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(shí)別出來,確保整組電池運(yùn)行的可靠性。與此同時(shí),BMS還會(huì)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(dòng)機(jī)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(shí)際操作中。
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)間一般就幾個(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)簡單,成本低。 BMS向高精度監(jiān)測、AI智能預(yù)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。
不同應(yīng)用場景對(duì)BMS的需求差異較大。在消費(fèi)電子領(lǐng)域(如智能手機(jī)),BMS高度集成化,芯片面積只幾平方毫米,側(cè)重基礎(chǔ)保護(hù)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(biāo)準(zhǔn)(ASIL-C/D等級(jí)),并與整車作用器(VCU)、電機(jī)作用器(MCU)實(shí)時(shí)通信,實(shí)現(xiàn)能量回收(制動(dòng)時(shí)回收功率可達(dá)100kW)與動(dòng)態(tài)功率限制(如低溫下限制放電電流防止析鋰)。儲(chǔ)能電站的BMS則面臨更大規(guī)模挑戰(zhàn):一個(gè)20英尺集裝箱式儲(chǔ)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(gè)系統(tǒng),同時(shí)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(diǎn)集中在電芯一致性維護(hù)(容量差異需操作在1%以內(nèi))與循環(huán)壽命優(yōu)化(目標(biāo)25年運(yùn)營周期)。此外,熱失控防護(hù)是BMS設(shè)計(jì)的非常終挑戰(zhàn):當(dāng)某節(jié)電芯發(fā)生內(nèi)短路時(shí),BMS需在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)切斷故障區(qū)域,并觸發(fā)滅火裝置,同時(shí)通過多層隔熱材料阻斷熱擴(kuò)散鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 BMS的技術(shù)趨勢是通過動(dòng)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%)。電動(dòng)兩輪車BMS供應(yīng)商家
BMS實(shí)時(shí)采集、處理、存儲(chǔ)電池模組運(yùn)行過程中的重要信息,與外部設(shè)備如整車控制器交換信息。什么是BMS電池管理系統(tǒng)工廠
從市場數(shù)據(jù)來看,BMS市場前景十分廣闊。受益于電動(dòng)汽車、消費(fèi)電子等行業(yè)的蓬勃發(fā)展,BMS市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)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(dòng)汽車市場規(guī)模不斷擴(kuò)大,以及對(duì)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(chǎn)業(yè)研究院分析,2021年全球BMS市場規(guī)模達(dá)億美元,預(yù)計(jì)到2026年將攀升至131億美元,年復(fù)合增長率(CAGR)達(dá)15%。其中,電動(dòng)汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展極大推動(dòng)了BMS的進(jìn)步,2020年動(dòng)力電池應(yīng)用在全球BMS下游應(yīng)用占比中高達(dá)54%。2021年全球汽車電池管理系統(tǒng)BMS市場規(guī)模達(dá)億美元,較上一年大幅增長,2022年更是增長至46億美元,預(yù)計(jì)2023年將達(dá)到50億美元。在國內(nèi)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(dá)億元,同比增長。預(yù)計(jì)未來,隨著國內(nèi)乃至全球電動(dòng)汽車市場的進(jìn)一步拓展。 什么是BMS電池管理系統(tǒng)工廠