鋰電池過充過放的本質:充電時,鋰離子從正極板脫嵌,通過電解液嵌入到負極板上;放電時,鋰離子從負極板上脫嵌,并經(jīng)由電解液嵌入到正極板上;鋰離子電池的充放電過程是鋰離子在極板上的嵌入和脫嵌過程。充電時,隨著鋰離子的脫嵌,正極材料體積會發(fā)生一定量的收縮;放電時,隨著鋰離子的嵌入,正極材料體積會發(fā)生一定量的膨脹。過充時,正極晶格會產(chǎn)生崩塌,鋰離子在負極會形成鋰枝晶從而刺破隔膜,造成電池的損壞。過放時,正極材料活性變差,阻止鋰離子的嵌入,電池容量急劇下降。如果發(fā)生正極材料體積過度膨脹,也會破壞電池的物理結構,造成電池的損壞。BMS通過精細的監(jiān)測、保護和優(yōu)化,讓電池在安全的前提下發(fā)揮比較大效能,是連接電池與應用場景的“智能中樞”。BMS系統(tǒng)保護板的優(yōu)勢:提高電池壽命:通過實時監(jiān)測和保護電池,避免電池過充、過放等問題。電池PACKBMSIC
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(nèi)部,電池的主回路是要經(jīng)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,分別操作充電和放電回路(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(jīng)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(nèi)相關產(chǎn)品技術受限,重點部件需要進口。 家用儲能BMS方案開發(fā)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。
深圳智慧動鋰電子股份有限公司是一家鋰電池安全管理技術綜合服務商。公司主要研發(fā)鋰電池全生命周期監(jiān)控管理云平臺系統(tǒng)服務,智鋰狗安全監(jiān)控系列產(chǎn)品(智鋰狗BMS/智鋰狗門禁/智鋰狗天眼),鋰電池BMS軟硬件產(chǎn)品,鋰電池安全滅火裝置,鋰電池安全管理專用芯片等為主營業(yè)務的國家高新技術企業(yè)。已形成“芯片+軟件+模塊+終端+平臺+系統(tǒng)解決方案”的較全產(chǎn)業(yè)鏈格局,為客戶提供應用產(chǎn)品和解決方案。公司成立于2011年,于2015年榮獲國家高新技術企業(yè)及深圳市高新技術企業(yè)。我司技術團隊研發(fā)的電池智能管理系統(tǒng),可以對電池實行兩級保護、均衡電池電量,同時還在無線通訊部分利用GPRS/BLE技術,將電池組的信息上傳到云服務器,就可以遠程監(jiān)測鋰電池的情況,并能夠在較廣范圍內(nèi)迅速對電池設備進行操控,一旦發(fā)生險情可以在后臺終端及時發(fā)現(xiàn)并處理,防止電池著火爆炸這一成果填補了國內(nèi)電動低速乘用車領域鋰電池保護系統(tǒng)的空白,也讓我司成為了國內(nèi)鋰電池保護系統(tǒng)領域的佼佼者。
BMS,即電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem),在各類使用電池的設備中扮演著極為關鍵的角色,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。在實際操作中。 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。
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,它立刻控制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、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)品的可追溯和應用的限制的作用。 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。電池PACKBMS電池管理系統(tǒng)方案開發(fā)
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%)。電池PACKBMSIC
技術層面,BMS正朝著高集成化、智能化與車規(guī)級功能安全方向發(fā)展。無線BMS技術已進入商用階段,通過分布式架構與邊緣計算,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地處理,減少傳輸負擔。AI算法的融入使BMS能夠預測電池剩余壽命與潛在故障,提前采取維護措施。例如,機器學習優(yōu)化充放電策略,適配電力現(xiàn)貨市場峰谷套利需求等。應用場景方面,BMS已從電動汽車擴展至儲能系統(tǒng)、便攜式電子設備及航空航天等領域。在智能手機中,微型BMS集成于電路板,側重輕量化與低功耗設計;在航空領域,BMS需滿足高可靠性、冗余設計及極端環(huán)境適應要求。隨著2025年《新型儲能安全技術規(guī)范》的實施,BMS的安全標準進一步升級,消防系統(tǒng)成本占比≥5%,熱失控預警時間≥30分鐘,推動行業(yè)向更安全、更便捷的方向發(fā)展。 電池PACKBMSIC