鋰電池之所以需要保護(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(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、短路及超高溫充放電,因此鋰電池鋰電組件總會(huì)跟著一塊精致的保護(hù)板和一片電流保護(hù)器出現(xiàn)。鋰電池的保護(hù)功能通常由保護(hù)電路板和PTC等電流器件協(xié)同完成,保護(hù)板是由電子電路組成,在-40℃至+85℃的環(huán)境下時(shí)刻準(zhǔn)確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流,及時(shí)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(hù)板通常包括IC、MOS開關(guān)及輔助器件NTC、ID、存儲(chǔ)器等。其中操控IC,在一切正常的情況下操控MOS開關(guān)導(dǎo)通,使電芯與外電路溝通,而當(dāng)電芯電壓或回路電流超過(guò)規(guī)定值時(shí),它立刻操控MOS開關(guān)關(guān)斷,保護(hù)電芯的安全。NTC是Negativetemperaturecoefficient的縮寫,意即負(fù)溫度系數(shù),在環(huán)境溫度升高時(shí),其阻值降低,使用電設(shè)備或充電設(shè)備及時(shí)反應(yīng)、操控內(nèi)部中斷而停止充放電。 可通過(guò)專門診斷工具讀取 BMS 故障碼,定位具體問題(如傳感器失效、均衡電路故障)。鋰電池BMS測(cè)試
從市場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)看,BMS市場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)規(guī)模增速有所下滑,但隨著電動(dòng)汽車市場(chǎng)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(chǎng)重拾增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。據(jù)BusinessWire估算及前瞻產(chǎn)業(yè)研究院分析,2021年全球BMS市場(chǎng)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(zhǎng)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(chǎng)規(guī)模達(dá)億美元,較上一年大幅增長(zhǎng),2022年更是增長(zhǎng)至46億美元,預(yù)計(jì)2023年將達(dá)到50億美元。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng),2020年BMS市場(chǎng)需求規(guī)模為97億元,2021年汽車BMS市場(chǎng)規(guī)模達(dá)億元,同比增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)未來(lái),隨著國(guó)內(nèi)乃至全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)的進(jìn)一步拓展。 水性BMS管理系統(tǒng)方案定制智慧動(dòng)鋰高壓工廠儲(chǔ)能BMS系統(tǒng),采用高速32位MCU和高性能車規(guī)級(jí)AFE,保證高效率和高精度二級(jí)或三級(jí)架構(gòu)。
面向未來(lái),BMS正朝著全生命周期管理與多能源協(xié)同方向演進(jìn)。固態(tài)電池的商業(yè)化催生了新型界面監(jiān)測(cè)技術(shù),如QuantumScape的BMS通過(guò)超聲波探頭實(shí)時(shí)探測(cè)鋰枝晶生長(zhǎng),結(jié)合自修復(fù)電解質(zhì)實(shí)現(xiàn)早期阻斷。鈉離子電池的電壓滯回特性促使BMS算法升級(jí),多模型融合估算策略可將SOC誤差從5%壓縮至。在能源互聯(lián)網(wǎng)框架下,BMS與區(qū)塊鏈技術(shù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了電池溯源與梯次利用的全程可信記錄,特斯拉的電池護(hù)照(BatteryPassport)系統(tǒng)已覆蓋鈷、鎳等關(guān)鍵材料的供應(yīng)鏈碳足跡。據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)預(yù)測(cè),至2030年全球BMS市場(chǎng)規(guī)模將突破280億美元,其中AI驅(qū)動(dòng)的預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)占比超45%,推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)邁入“安心-效能-可持續(xù)”三位一體的新紀(jì)元。
2025年BMS將出現(xiàn)幾大變革1、打通BMS和EMS隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)被納入各類電力市場(chǎng)交易主體,其模式變得多樣化,需要更高的數(shù)據(jù)處理和預(yù)測(cè)能力來(lái)優(yōu)化利益。BMS和EMS的整合將使儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠更好地處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)源和龐大的數(shù)據(jù)管理需求。這種整合不僅增強(qiáng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力,還能夠幫助預(yù)測(cè)電價(jià)走勢(shì),優(yōu)化電池充放電策略,從而提高儲(chǔ)能的整體利益。2、從BMS向EMS跨進(jìn)在工商業(yè)市場(chǎng),儲(chǔ)能系統(tǒng)需要具備更現(xiàn)代的能量管理和綜合操控能力,以滿足復(fù)雜的能源需求和交易策略。BMS+EMS一體化集控單元的出現(xiàn),揭示了儲(chǔ)能管理系統(tǒng)從單純的關(guān)注電池管理擴(kuò)展到了整個(gè)能源系統(tǒng)的管理。這樣的跨步能夠?qū)崿F(xiàn)更多面化的監(jiān)控和更靈活的交易策略,為工商業(yè)用戶提供更前沿的能源解決方案。 BMS 故障會(huì)導(dǎo)致電池鼓包、續(xù)航驟降,甚至起火風(fēng)險(xiǎn)。
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(cè)到某單體電壓過(guò)高時(shí),通過(guò)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(shì)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(chǎng)景。主動(dòng)均衡則是能量轉(zhuǎn)移型,通過(guò)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?jiǎn)误w間切換傳遞能量,響應(yīng)快但單次轉(zhuǎn)移量少;電感式通過(guò)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(guò)設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本高;DC/DC 變換器式通過(guò)雙向通道將高電壓?jiǎn)误w能量轉(zhuǎn)移到總線再分配,效率超 90%,適合電動(dòng)汽車等場(chǎng)景,但電路算法復(fù)雜。總體而言,被動(dòng)均衡因低成本適用于簡(jiǎn)單場(chǎng)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。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。便攜式戶外電源BMS管理系統(tǒng)云平臺(tái)
BMS保護(hù)板的被動(dòng)均衡就是將單體電池中容量較多的個(gè)體消耗掉,實(shí)現(xiàn)整體的均衡。鋰電池BMS測(cè)試
測(cè)量電池容量的理想方法是庫(kù)侖計(jì)數(shù)法,即通過(guò)測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)流入和流出的電流,進(jìn)而得到流入或者流出電量。SOC=總?cè)萘?(放電電流-充電電流)*時(shí)間根據(jù)電池測(cè)量系統(tǒng)的不同,有多種測(cè)量放電或充電電流的方法。電流分流器:分流器是一個(gè)低歐姆電阻器,用于測(cè)量電流。整個(gè)電流流經(jīng)分流器并產(chǎn)生電壓降,然后進(jìn)行測(cè)量。這種方法會(huì)在電阻器上產(chǎn)生輕微的功率損耗。霍爾效應(yīng)傳感器:這種傳感器通過(guò)磁場(chǎng)變化測(cè)量電流。它減少了電流分流器典型的功率損耗問題,但成本較高,且無(wú)法承受大電流。巨磁電阻(GMR)傳感器:這種傳感器用作磁場(chǎng)檢測(cè)器,比霍爾效應(yīng)傳感器更靈敏(也更昂貴)。它們的精確度很高。庫(kù)侖測(cè)量涉及的計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜,主要由微控制器完成。庫(kù)侖計(jì)數(shù)法是一種安培小時(shí)積分法,可量化一段時(shí)間內(nèi)的電量,提供動(dòng)態(tài)、連續(xù)的狀態(tài)更新。開路電壓(OCV)通過(guò)計(jì)算電壓與電量之間的直接關(guān)系,評(píng)估剩余電量。不過(guò),庫(kù)侖計(jì)數(shù)法會(huì)因傳感器漂移或電池性能變化而隨時(shí)間累積誤差,而開路電壓則也可能受到溫度波動(dòng)和電池老化的影響。 鋰電池BMS測(cè)試