BMS的應(yīng)用場景廣闊且高度定制化。在電動汽車領(lǐng)域,其管理對象涵蓋400V~800V電池系統(tǒng),支持超級快充(如保時捷Taycan的270kW充電)并滿足ISO26262ASIL-C/D功能安全等級,確保急加速或碰撞時迅速切斷回路。特斯拉ModelS的BMS可精細(xì)管理7000余節(jié)21700電芯,溫差維持精度達(dá)±2℃,成為行業(yè)里程碑。儲能系統(tǒng)中,BMS需應(yīng)對梯次利用電池的復(fù)雜老化差異,通過寬電壓范圍(48V~1500V)適配與電網(wǎng)協(xié)同調(diào)度,實(shí)現(xiàn)峰谷電價套利與可再生能源波動平滑。消費(fèi)電子領(lǐng)域則追求極點(diǎn)微型化,如TI的BQ25606單芯片方案以3mm×3mm面積集成無線充電管理功能,待機(jī)功耗低于1μA,為TWS耳機(jī)等設(shè)備提供持久續(xù)航。特種場景如航空航天與深海設(shè)備,BMS需通過MIL-STD-810G抗振認(rèn)證或耐壓封裝設(shè)計(jì),確保在-55℃~125℃極端環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。 高精度SOC/SOH估算、電芯均衡管理、熱管理策略、故障診斷與容錯控制。中穎BMS云平臺
BMS的均衡管理功能在電池組的運(yùn)行中扮演著至關(guān)重要的角色。在電池組實(shí)際充放電進(jìn)程里,由于電池單體在制造工藝上的細(xì)微差別,以及內(nèi)阻、自放電率等固有特性的不同,各單體電池的電壓、荷電狀態(tài)(SOC)等參數(shù)會逐漸產(chǎn)生不一致的狀況。而均衡管理功能的中心作用,便是借助特定手段促使電池組內(nèi)各個單體電池的電壓、SOC等參數(shù)盡可能趨向一致,規(guī)避因個別電池過充或過放而對整個電池組性能與壽命造成不良影響。集中式BMS:將所有電池單體的監(jiān)測和管理功能集中在一塊主控板上,適用于電池數(shù)量較少、系統(tǒng)規(guī)模較小的場合,如電動工具、智能家居、電動自行車等。分布式BMS:把電池單體的監(jiān)測和管理功能分散到多個從控板上,主控板負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和管理,適用于電池數(shù)量較多、系統(tǒng)規(guī)模較大的場合,如電動汽車、儲能系統(tǒng)等。什么是BMS方案開發(fā)BMS的中心組成模塊有哪些?
充電管理:根據(jù)電池的狀態(tài)(如SOC、溫度等),精確操控充電器對電池組的充電過程。包括操控充電電流、電壓,實(shí)現(xiàn)恒流充電、恒壓充電等不同階段的轉(zhuǎn)換,確保電池能夠迅速、安全地充滿電,同時避免過充對電池造成損害。放電管理:監(jiān)測電池組的放電狀態(tài),防止電池過度放電。當(dāng)電池的SOC降低到一定程度時,BMS會發(fā)出報警信號,并采取相應(yīng)措施限制放電,以保護(hù)電池的性能和壽命。此外,BMS還可以根據(jù)負(fù)載的需求,合理分配電池組的放電電流,確保電池組能夠穩(wěn)定地為負(fù)載提供電力。均衡管理:由于電池組中的各個單體電池在生產(chǎn)工藝、使用環(huán)境等方面存在差異,長時間使用后會出現(xiàn)電壓、容量等參數(shù)的不一致性,即電池不均衡。BMS通過均衡電路對單體電池進(jìn)行均衡處理,使各個電池的電量保持一致,從而提高電池組的整體性能和壽命。
BMS保護(hù)板分為分口與同口保護(hù)板。保護(hù)板為了現(xiàn)實(shí)保護(hù)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(hù)板的。為了對充電和放電都能進(jìn)行操作,保護(hù)板必須具有兩個開關(guān),分別作用于充電和放電回路(姑且這么理解)。在同口保護(hù)板中,這兩個開關(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。之所以會出現(xiàn)同口和分口保護(hù)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(guān)串到一條線上,那么兩個開關(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,而且國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)受限,重點(diǎn)部件需要進(jìn)口。隨著科技的不斷進(jìn)步,BMS正朝著更加智能化、節(jié)能化和小型化的方向發(fā)展。 硬件(采集模塊、主控單元)、軟件(算法:SOC/SOH估算、均衡控制)、通信接口(CAN/RS485)。
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)極的吸收速度時候,就會發(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曲線確定兩個準(zhǔn)確的SOC值,并安時累積計(jì)算這兩個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。 主要應(yīng)用于電動汽車、儲能電站、無人機(jī)、電動工具、便攜電子設(shè)備等依賴電池的場景。戶外電源BMS電池管理系統(tǒng)云平臺開發(fā)
汽車 BMS 有什么特殊要求?中穎BMS云平臺
充電管理芯片根據(jù)工作模式可分為開關(guān)模式、線性模式和開關(guān)電容模式。開關(guān)模式效率高,適用于大電流應(yīng)用,且應(yīng)用較靈活,可根據(jù)需要設(shè)計(jì)為降壓、升壓或升降壓架構(gòu),常用的快充方案通常都是開關(guān)模式。線性模式適用于小功率便攜電子產(chǎn)品,對充電電流、效率要求不高,通常不高于1A,但對體積、成本則有較高要求。開關(guān)電容模式可以做到高達(dá)97%以上的轉(zhuǎn)化率,但由于架構(gòu)的原因,其輸出電壓與輸入電壓通常成一個固定的比例關(guān)系,實(shí)際應(yīng)用中通常會與開關(guān)型充電管理芯片配合使用。作為新能源時代的中心術(shù)載體,電池管理系統(tǒng)(BMS)通過持續(xù)迭代與功能整合,已從單一保護(hù)模塊發(fā)展為集感知、預(yù)測于一體的智能管理平臺。本文以技術(shù)融合視角,系統(tǒng)闡述BMS的技術(shù)架構(gòu)、功能演進(jìn)及跨領(lǐng)域應(yīng)用,展現(xiàn)其從"被動防護(hù)"到"主動智控"的成長路徑。 中穎BMS云平臺