目前BMS架構(gòu)主要分為集中式架構(gòu)和分布式架構(gòu)。集中式BMS將所有電芯統(tǒng)一用一個(gè)BMS硬件采集,適用于電芯少的場(chǎng)景。集中式BMS具有成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高的優(yōu)勢(shì),一般常見于容量低、總壓低、電池系統(tǒng)體積小的場(chǎng)景中,如電動(dòng)工具、機(jī)器人(搬運(yùn)機(jī)器人、助力機(jī)器人)、IOT智能家居(掃地機(jī)器人、電動(dòng)吸塵器)、電動(dòng)叉車、電動(dòng)低速車(電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托、電動(dòng)觀光車、電動(dòng)巡邏車、電動(dòng)高爾夫球車等)、輕混合動(dòng)力汽車。目前行業(yè)內(nèi)分布式BMS的各種術(shù)語五花八門,不同的公司,不同的叫法。動(dòng)力電池BMS大多是主從兩層架構(gòu)。儲(chǔ)能BMS則因?yàn)殡姵亟M規(guī)模較大,多數(shù)都是三層架構(gòu),在從控、主控之上,還有一層總控。未來的BMS將擁有更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和更高的集成度,能夠與車輛控制器、充電樁等外部設(shè)備進(jìn)行更緊密的協(xié)同工作,為推動(dòng)鋰電池在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的安全保護(hù)。 AI預(yù)測(cè)電池故障(如提早30分鐘預(yù)警熱失控),芯片化設(shè)計(jì)減少90%線束(通用汽車已應(yīng)用無線BMS)。電單車BMS保護(hù)IC
電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem,BMS)作為鋰電池組的中心操作單元,通過多維度監(jiān)控與智能管理,維護(hù)電池安全、優(yōu)化性能并延長(zhǎng)壽命。其中心功能涵蓋實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、動(dòng)態(tài)安全保護(hù)、狀態(tài)精細(xì)估算和及時(shí)通信交互。在電壓監(jiān)測(cè)方面,BMS借助高精度傳感器(如誤差低至±1mV的AFE芯片)實(shí)時(shí)追蹤單體電池電壓,確保三元鋰電池工作于,防止過充導(dǎo)致的電解液分解或過放引發(fā)的電極結(jié)構(gòu)崩塌。電流與溫度監(jiān)控則通過霍爾傳感器和NTC熱敏電阻實(shí)現(xiàn),結(jié)合風(fēng)冷、液冷或相變材料等熱管理技術(shù),將電池組溫度穩(wěn)定在15℃~35℃的理想?yún)^(qū)間,避免熱失控。針對(duì)多串電池組中難以避免的電壓差異,BMS采用被動(dòng)均衡(電阻耗能)或主動(dòng)均衡(能量轉(zhuǎn)移)技術(shù),前者成本低但效率有限,后者通過電容、電感或DC-DC轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)能量再分配,效率可達(dá)90%以上,明顯緩和“木桶效應(yīng)”對(duì)整體容量的制約。電單車BMS保護(hù)IC優(yōu)化儲(chǔ)能電池充放電策略,提升系統(tǒng)效率,支持電網(wǎng)調(diào)峰、可再生能源平滑接入。
BMS保護(hù)板的SOX算法估算方法。SOX包括SOC、SOE和SOP。SOC估計(jì)方法傳統(tǒng)方法:安時(shí)積分法、開路電壓法基于電池模型的方法:卡爾曼濾波法、粒子濾波算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。SOP算法:根據(jù)電池的SOC和溫度,查表確定持續(xù)充放電最大功率瞬時(shí)充放電最大功率。電芯的去極化速度,決定當(dāng)前最大功率使用的頻率。當(dāng)SEI膜表面的Li離子堆積速度大于負(fù)極的吸收速度時(shí)候,就會(huì)發(fā)生電壓下降,最大功率無法維持。因此,SOP的計(jì)算難點(diǎn)是峰值功率與持續(xù)功率如何過度?SOH算法:兩點(diǎn)法計(jì)算SOH根據(jù)OCV-SOC曲線確定兩個(gè)準(zhǔn)確的SOC值,并安時(shí)累積計(jì)算這兩個(gè)SOC之間的累積充入或放出電量,然后計(jì)算出電池的容量,從而得到SOH。算法有一定難度,需要大量的數(shù)據(jù)和模型,才能較準(zhǔn)確的估算。
電池保護(hù)板,顧名思義鋰電池保護(hù)板主要是針對(duì)可充電電池(一般指鋰電池)起保護(hù)作用的集成電路板。鋰電池(可充型)之所以需要保護(hù),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(huì)跟著一塊帶采樣電阻的保護(hù)板和一片電流保護(hù)器出現(xiàn)。電池包保護(hù)板設(shè)計(jì)中需要考慮的因素較多,如電壓平臺(tái)問題,鋰動(dòng)力電池包在使用中往往被要求很大的平臺(tái)電壓,所以設(shè)計(jì)鋰動(dòng)力電池包保護(hù)板時(shí)盡量使保護(hù)板不影響電芯的放電電壓,這樣對(duì)IC、采樣電阻等元件的要求就會(huì)很高,電流采樣電阻應(yīng)滿足高精密度,低溫度系數(shù),無感等要求。鋰電池保護(hù)板的主要功能有過充保護(hù)、過放保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)、溫度保護(hù)。 保障工業(yè)機(jī)器人、AGV等設(shè)備的鋰電池安全運(yùn)行,支持高倍率充放電,減少停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。
主動(dòng)均衡技術(shù)的痛點(diǎn):設(shè)備采購(gòu)成本較高當(dāng)前新能源板塊發(fā)展突飛猛進(jìn),每個(gè)從業(yè)單位參與的項(xiàng)目單量和項(xiàng)目數(shù)量越來越多,很多項(xiàng)目前期的方案搭建以及交付投運(yùn),較大權(quán)重地考慮成本,在剛好滿足下級(jí)用戶當(dāng)前技術(shù)需求的前提下,以盡可能便宜的原則選擇均衡產(chǎn)品。導(dǎo)致很多項(xiàng)目選型環(huán)節(jié),下級(jí)用戶認(rèn)可主動(dòng)均衡的產(chǎn)品和技術(shù),也了解全生命周期主動(dòng)均衡經(jīng)濟(jì)性的更加合理性,但考慮當(dāng)前量級(jí)的項(xiàng)目因?yàn)檫x擇采購(gòu)主動(dòng)均衡BMS要多花¥,往往很可能還是選擇當(dāng)前就滿足下級(jí)用戶的被動(dòng)均衡產(chǎn)品。主動(dòng)均衡相對(duì)增加了危險(xiǎn)點(diǎn)基于不同廠家主動(dòng)均衡技術(shù)的差異性,主動(dòng)均衡在BMS內(nèi)部增加了分離式或集成式的均衡電路,其中包括均衡充放電模塊裝置、均衡電源驅(qū)動(dòng)裝置、均衡操作狀態(tài)等,這些從硬件增加的角度增加了可能失效的風(fēng)險(xiǎn)。部分BMS企業(yè)過于追求3A、5A甚至更高的大電流均衡,于均衡技術(shù)本身沒有什么技術(shù)難點(diǎn),但對(duì)系統(tǒng)既有的協(xié)配件的選型匹配存在挑戰(zhàn)。行業(yè)PACK包內(nèi)采集線束的線徑可能只有、CCS方案銅膜的載流能力、PACK內(nèi)的發(fā)熱及散熱、相對(duì)熱的環(huán)境下電池的壽命等都可能是關(guān)聯(lián)影響因素。 BMS在通信基站中的作用?電單車BMS保護(hù)IC
向高精度監(jiān)測(cè)、AI智能預(yù)測(cè)、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。電單車BMS保護(hù)IC
BMS保護(hù)板分為分口與同口保護(hù)板。保護(hù)板為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)電池的功能,必須要能夠主動(dòng)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(hù)板的。為了對(duì)充電和放電都能進(jìn)行操作,保護(hù)板必須具有兩個(gè)開關(guān),分別作用于充電和放電回路。在同口保護(hù)板中,這兩個(gè)開關(guān)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(hù)板中,電池分出兩根線,分別接充電開關(guān)和放電開關(guān),再接到電池外部。之所以會(huì)出現(xiàn)同口和分口保護(hù)板,是為了降低成本:一般電動(dòng)車鋰電池包的充電電流要比放電電流小,如果兩個(gè)開關(guān)串到一條線上,那么兩個(gè)開關(guān)就得照著大的買。而分口的話,充電電流小,就可以用一個(gè)更小的開關(guān)。這里說的開關(guān),其實(shí)就是MOSFET,是鋰電保護(hù)板的主要成本,而且國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)受限,重點(diǎn)部件需要進(jìn)口。 電單車BMS保護(hù)IC