從功能層面來看,BMS 的首要任務(wù)是電池狀態(tài)監(jiān)測(cè),對(duì)電池組的電壓、電流、溫度、荷電狀態(tài)(SOC)、健康狀態(tài)(SOH)等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、精細(xì)的監(jiān)控。憑借這些數(shù)據(jù),BMS 可全方面掌握電池組的工作狀況,為后續(xù)操作提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在保護(hù)功能上,過充、過放、過流、短路、過溫等保護(hù)機(jī)制一應(yīng)俱全。一旦電池參數(shù)偏離安全范圍,BMS 能迅速響應(yīng),切斷電路,有效規(guī)避電池起火、危險(xiǎn)等嚴(yán)重安全事故。同時(shí),BMS 具備電池均衡功能,鑒于電池組中單體電池在容量、內(nèi)阻等方面存在固有差異,易在充放電時(shí)出現(xiàn)不均衡,BMS 通過主動(dòng)或被動(dòng)均衡方式,促使各單體電池的電壓、荷電狀態(tài)保持一致,優(yōu)異提升電池組整體性能與使用壽命。此外,BMS 還承擔(dān)著能量管理職責(zé),依據(jù)電池狀態(tài)與設(shè)備需求,合理調(diào)控電池充放電過程,在電動(dòng)汽車中,能根據(jù)車輛行駛狀態(tài)與電池電量,精細(xì)控制電池向電機(jī)的電量輸出,并在制動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)能量回收。并且,BMS 通過通信接口與外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互,將電池狀態(tài)信息上傳至上位機(jī),接收上位機(jī)指令,達(dá)成遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理。BMS通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的電壓、電流、溫度等參數(shù),確保電池在安全范圍內(nèi)工作。儲(chǔ)能柜BMS保護(hù)板
電池管理系統(tǒng)(BMS)主要功能:安全保護(hù):實(shí)時(shí)監(jiān)控電池電壓、電流、溫度等參數(shù),觸發(fā)過充、過放、過流、短路及溫度異常保護(hù),防止熱失控風(fēng)險(xiǎn)。狀態(tài)估算:精細(xì)估算電池荷電狀態(tài)(SOC)、健康狀態(tài)(SOH)和功率狀態(tài)(SOP),為充放電策略提供數(shù)據(jù)支持。電芯均衡:通過被動(dòng)均衡(電阻耗能)或主動(dòng)均衡(能量轉(zhuǎn)移),消除組內(nèi)單體電芯的電壓差異,延長(zhǎng)電池壽命。數(shù)據(jù)通信:支持CAN、RS485、藍(lán)牙等通信協(xié)議,與整車控制器(VCU)或上位機(jī)交互數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷。工商業(yè)儲(chǔ)能BMS廠家供應(yīng)BMS所獲得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性,決定了儲(chǔ)能系統(tǒng)整體運(yùn)行的質(zhì)量和效率。
從實(shí)現(xiàn)方式來看,主要分為被動(dòng)均衡與主動(dòng)均衡。被動(dòng)均衡,即耗能式均衡,一般利用電阻等耗能元件來消耗電壓較高電池的多余電量,以此促使電池組中各單體電池電壓趨于均衡。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、成本較低,然而會(huì)產(chǎn)生熱量,導(dǎo)致能量浪費(fèi),且均衡效率相對(duì)不高,比較適用于對(duì)成本較為敏感、電池組容量較小以及充電頻率不高的應(yīng)用場(chǎng)景,例如一些小型鋰電池設(shè)備。主動(dòng)均衡,也叫非耗能式均衡,它借助電感、電容、變壓器等儲(chǔ)能元件,把電量從電壓高的電池轉(zhuǎn)移到電壓低的電池,實(shí)現(xiàn)電池間的能量轉(zhuǎn)移與均衡。主動(dòng)均衡方式能夠優(yōu)異減少能量損耗,均衡速度快、效率高,適用于大容量、高倍率充放電的電池組,像電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)等對(duì)電池性能和安全性要求嚴(yán)苛的領(lǐng)域,不過其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本也相對(duì)較高。
從組成結(jié)構(gòu)來看,BMS 包含硬件與軟件部分。硬件部分的主控單元由微控制器(MCU)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)擔(dān)當(dāng)中心,負(fù)責(zé)收集和處理來自電壓采集電路、電流采集電路、溫度采集電路的數(shù)據(jù),并依據(jù)分析結(jié)果控制充電控制電路、放電控制電路以及均衡電路等執(zhí)行相應(yīng)操作。軟件部分則由底層驅(qū)動(dòng)程序、電池管理算法、通信協(xié)議棧和用戶界面程序構(gòu)成。底層驅(qū)動(dòng)程序與硬件交互,保障設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn);電池管理算法通過復(fù)雜數(shù)學(xué)模型和邏輯判斷實(shí)現(xiàn)精確管理;通信協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備通信,協(xié)同整個(gè)系統(tǒng)工作;用戶界面程序?yàn)橛脩籼峁┲庇^操作界面,用于顯示電池狀態(tài)、設(shè)置參數(shù)及故障診斷報(bào)警等。憑借這些功能和結(jié)構(gòu),BMS 在各應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮著不可或缺的作用,在電動(dòng)汽車中保障電池安全高效運(yùn)行、提升續(xù)航與安全性;在電動(dòng)自行車上保護(hù)電池、提升性能和用戶體驗(yàn);在儲(chǔ)能系統(tǒng)里集中管理電池,確保一致性、可靠性以及系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性 。在儲(chǔ)能系統(tǒng)中,BMS負(fù)責(zé)監(jiān)控電池的狀態(tài),確保電池的安全運(yùn)行,并與儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)通信,實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的管理。
鋰電池保護(hù)板的設(shè)計(jì)需適配不同應(yīng)用場(chǎng)景的差異化需求:1.電動(dòng)汽車:高耐壓設(shè)計(jì)(800V平臺(tái))、ASIL-D功能安全認(rèn)證,支持快充(350kW)工況下的瞬時(shí)功率管理。典型案例:比亞迪刀片電池采用多層PCB保護(hù)板,集成液冷散熱接口,溫差控制±2℃。2.儲(chǔ)能系統(tǒng):支持簇級(jí)均衡與梯次利用,循環(huán)壽命>6000次,兼容磷酸鐵鋰(3.2V)與三元鋰(3.7V)電芯。特斯拉Megapack儲(chǔ)能柜采用模塊化保護(hù)板,每模塊單一管理,降低單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)。3.消費(fèi)電子:微型化設(shè)計(jì)(PCB面積<15mm×20mm),靜態(tài)功耗<5μA,支持USB-PD/QC快充協(xié)議。大疆無人機(jī)電池內(nèi)置多層保護(hù)板,集成自加熱功能以應(yīng)對(duì)低溫飛行。BMS的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化也是一個(gè)重要的發(fā)展方向。低速電動(dòng)車BMS電池管理系統(tǒng)方案定制
BMS的故障診斷功能是如何實(shí)現(xiàn)的??jī)?chǔ)能柜BMS保護(hù)板
被動(dòng)均衡主要依賴于電阻放電方式,將電壓較高的電池中的電量以熱能的形式釋放,從而為其他電池創(chuàng)造更多的充電時(shí)間。整個(gè)系統(tǒng)的電量受限于容量較小的電池。在充電過程中,鋰電池通常設(shè)有一個(gè)上限保護(hù)電壓值,一旦某一串電池達(dá)到此值,鋰電池保護(hù)板便會(huì)切斷充電回路,停止充電。被動(dòng)均衡的優(yōu)點(diǎn)是成本低廉且電路設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單,但其缺點(diǎn)在于只基于較低電池殘余量進(jìn)行均衡,無法提升殘量較少的電池容量,且均衡過程中釋放的熱量完全被浪費(fèi)了。儲(chǔ)能柜BMS保護(hù)板