從架構(gòu)角度而言,BMS主要分為集中式和分布式兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。集中式BMS通過(guò)一個(gè)硬件設(shè)備采集所有電池的數(shù)據(jù),這種架構(gòu)成本較低、結(jié)構(gòu)緊湊且可靠性較高,適用于電池?cái)?shù)量較少、容量較低、總電壓不高以及小型電池系統(tǒng)的場(chǎng)景,如電動(dòng)工具、機(jī)器人(搬運(yùn)機(jī)器人、助力機(jī)器人)、智能家居中的掃地機(jī)器人和電動(dòng)吸塵器、電動(dòng)叉車(chē)、低速電動(dòng)車(chē)(電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)、電動(dòng)觀光車(chē)、電動(dòng)巡邏車(chē)、電動(dòng)高爾夫球車(chē)等)以及輕度混合動(dòng)力汽車(chē)等。集中式BMS硬件可劃分為高壓區(qū)和低壓區(qū),高壓區(qū)負(fù)責(zé)采集單電池電壓、系統(tǒng)總電壓以及監(jiān)測(cè)絕緣電阻;低壓區(qū)則涵蓋電源電路、CPU電路、CAN通信電路、操控電路等。隨著乘用車(chē)動(dòng)力電池系統(tǒng)朝著高容量、高總電壓和大體積方向發(fā)展,分布式BMS逐漸成為主流,特別是在插電式混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車(chē)中應(yīng)用綜合。分布式系統(tǒng)將測(cè)量單元等電子設(shè)備直接安裝在與單電池集成的電路板上,其優(yōu)勢(shì)明顯,具有極高的可擴(kuò)展性,可細(xì)化到單個(gè)電池;連接可靠性高,幾乎不存在過(guò)長(zhǎng)電纜,電池與測(cè)量電路緊密結(jié)合,減少了干擾和誤差,安全性也隨之提高;維護(hù)便捷,當(dāng)某個(gè)小單元出現(xiàn)故障時(shí),只需更換該單元即可。不過(guò),其缺點(diǎn)是成本高昂,每個(gè)單元都需額外配備一套設(shè)備。 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(chē)規(guī)級(jí)AFE,保證高效率和高精度二級(jí)或三級(jí)架構(gòu)。怎樣BMS管理系統(tǒng)工作原理
智慧動(dòng)鋰家庭儲(chǔ)能BMS系統(tǒng),支持三元/鐵鋰電芯48V家儲(chǔ)平臺(tái),管理高達(dá)16S單體電芯,具有多重軟件保護(hù)功能,帶防反接,均衡、預(yù)充、加熱功能,可擴(kuò)展限流板,支持多包并聯(lián)使用,參數(shù)可設(shè)置、LED/LCD顯示,支持RS485/CAN/藍(lán)牙等豐富接口。其產(chǎn)品具采用中穎等品牌高集成度AFE模擬前端方案,性能穩(wěn)定、安全、可靠;完善的保護(hù),支持過(guò)壓,欠壓,高溫、低溫及短路,充電器反接保護(hù)與復(fù)原功能;可擴(kuò)展性好,預(yù)留豐富接口,支持LCD顯示屏、藍(lán)牙、WiFi擴(kuò)展,可連接云端管理后臺(tái);兼容多逆變器協(xié)議,已支持古瑞瓦特、德業(yè)、固德威、碩日、SMK、精石、邁格瑞能等主流品牌逆變器CAN、RS485協(xié)議,可按客戶私有協(xié)議定制開(kāi)發(fā);鐵塔儲(chǔ)能BMS標(biāo)準(zhǔn)板型尺寸和接口,兼容性好,易于安裝和維護(hù)6.低壓通用48V家儲(chǔ)解決方案,可支持多達(dá)16包并包使用,支持10A/20A限流。 湖南標(biāo)準(zhǔn)BMSBMS系統(tǒng)保護(hù)板的優(yōu)勢(shì):提高電池壽命:通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和保護(hù)電池,避免電池過(guò)充、過(guò)放等問(wèn)題。
BMS的均衡管理旨在解決電池組中單體電池因生產(chǎn)差異和使用損耗導(dǎo)致的電壓、容量、內(nèi)阻不一致問(wèn)題,通過(guò)主動(dòng)干預(yù)使各單體趨于一致,避免部分電池過(guò)度充放以延長(zhǎng)整組壽命。其實(shí)現(xiàn)基于不均衡產(chǎn)生的根源,采用被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡兩種中心方式:被動(dòng)均衡通過(guò)“削峰填谷”,在每個(gè)單體電池旁并聯(lián)“均衡電阻+開(kāi)關(guān)管”,當(dāng)某單體電壓超過(guò)閾值時(shí),導(dǎo)通開(kāi)關(guān)管讓過(guò)高能量以熱量形式釋放,直至電壓與其他單體一致,雖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低,但能量浪費(fèi)且均衡速度慢,適合低容量場(chǎng)景;主動(dòng)均衡則通過(guò)能量轉(zhuǎn)移,利用電容、電感或DC-DC轉(zhuǎn)換器等將單體能量轉(zhuǎn)移到低壓?jiǎn)误w,能量利用率達(dá)80%-95%,如DC-DC轉(zhuǎn)換式會(huì)先識(shí)別高低壓?jiǎn)误w組,再將單體電能轉(zhuǎn)換為適配低壓?jiǎn)误w的電壓并定向輸送,雖硬件復(fù)雜、成本高,但均衡速度快、能明細(xì)延長(zhǎng)電池壽命,適用于新能源汽車(chē)等場(chǎng)景。均衡管理并非時(shí)刻運(yùn)行,而是在充電后期、靜置時(shí)或單體電壓差超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)觸發(fā),以不影響正常充放電且修復(fù)差異,隨著技術(shù)發(fā)展,主動(dòng)均衡結(jié)合AI算法的預(yù)測(cè)性均衡將進(jìn)一步提升電池組可靠性與壽命。
BMS保護(hù)板的被動(dòng)均衡技術(shù)。顧名思義,被動(dòng)均衡就是將單體電池中容量稍多的個(gè)體消耗掉,從而實(shí)現(xiàn)整體的均衡。被動(dòng)均衡又稱為能量耗散式均衡,工作原理是在每節(jié)電芯上并聯(lián)一個(gè)電阻,當(dāng)某個(gè)電芯提前充滿,而又需要繼續(xù)給其他電芯充電時(shí),通過(guò)電阻對(duì)電壓高的電芯以熱量形式釋放電量,為其他電芯爭(zhēng)取更多充電時(shí)間。由于被動(dòng)均衡結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單,所以使用比較廣。但是被動(dòng)均衡也有明顯的缺點(diǎn),由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制作成本低,采用電阻耗能產(chǎn)生熱量,從而會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的效率降低。并且均衡時(shí)間短,效果不佳,一般均衡時(shí)間都在充電周期末期。此外,只能對(duì)高電壓電池進(jìn)行放電,無(wú)法對(duì)劣質(zhì)電池進(jìn)行改進(jìn)。在適用場(chǎng)景上,被動(dòng)均衡更適合于小容量、低串?dāng)?shù)的鋰電池組應(yīng)用,可以釋放每顆電芯的儲(chǔ)能能力,實(shí)現(xiàn)電量的高效利用。 通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和保護(hù)電池,避免電池過(guò)充、過(guò)放等問(wèn)題,BMS系統(tǒng)保護(hù)板能夠延長(zhǎng)電池的使用壽命。
當(dāng)前BMS(電池管理系統(tǒng))發(fā)展呈現(xiàn)智能化、集成化與高安全性的趨勢(shì)。技術(shù)層面,BMS正從傳統(tǒng)監(jiān)控向AI深度融合演進(jìn),通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化SOC/SOH預(yù)測(cè),將估算誤差降至3%以內(nèi),并依托數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)電池壽命的虛擬故障自診斷。例如華為云端BMS方案通過(guò)大數(shù)據(jù)訓(xùn)練,使SOH預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度提升至95%。硬件架構(gòu)上,模塊化分布式設(shè)計(jì)成為主流,特斯拉Model3采用“域控制器+子模塊”架構(gòu),將單體電池監(jiān)控周期縮短至10ms級(jí),并支持800V平臺(tái)。安全防護(hù)方面,BMS與整車(chē)熱管理系統(tǒng)深度耦合,寧德時(shí)代,而比亞迪“刀片電池”BMS整合熱失控預(yù)警與定向?qū)Я骷夹g(shù),實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域隔離。此外,行業(yè)正加速構(gòu)建“車(chē)-樁-網(wǎng)”協(xié)同體系,華為聯(lián)合車(chē)企推動(dòng)兆瓦級(jí)充電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化,形成安全補(bǔ)能閉環(huán)。在市場(chǎng)層面,我國(guó)的BMS市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)持續(xù)增長(zhǎng),2025年或達(dá)299億元,競(jìng)爭(zhēng)格局呈現(xiàn)動(dòng)力電池企業(yè)、整車(chē)廠商與第三方BMS企業(yè)三足鼎立態(tài)勢(shì)。然而,高成本、極端環(huán)境適應(yīng)性及標(biāo)準(zhǔn)化滯后仍是制約因素,需通過(guò)軟硬件協(xié)同創(chuàng)新與開(kāi)源生態(tài)構(gòu)建突破瓶頸。 BMS被動(dòng)均衡技術(shù)先于主動(dòng)均衡在電動(dòng)市場(chǎng)中應(yīng)用,技術(shù)也較為成熟。動(dòng)力電池BMS供應(yīng)商
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。怎樣BMS管理系統(tǒng)工作原理
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。具體區(qū)別如下:能量的方式:主動(dòng)均衡-主動(dòng)采用儲(chǔ)能器件,將荷載較多能量的電芯部分能量轉(zhuǎn)移到能量較少的電芯上,是能量的轉(zhuǎn)移。被動(dòng)均衡運(yùn)用電阻,將高荷電電量電芯的能量消耗掉,減少不同電芯之間差距,是能量的消耗。啟動(dòng)均衡條件:只要壓差大于設(shè)定值便開(kāi)始啟動(dòng)主動(dòng)均衡,均衡時(shí)間一般是24小時(shí)都在工作。在電池快接近充滿的電壓下才啟動(dòng)被動(dòng)放電均衡,均衡時(shí)間一般就幾個(gè)小時(shí)。均衡電流:主動(dòng)均衡電流可達(dá)1-10A,充放電過(guò)程均可實(shí)現(xiàn),均衡效果明顯。被動(dòng)均衡電流35mA-200mA不等,均衡電流越大,發(fā)熱越嚴(yán)重。成本:主動(dòng)均衡電路復(fù)雜,故障率高,成本高。被動(dòng)均衡軟硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,成本低。隨著電芯制造工藝不斷提升,電芯間的一致性越來(lái)越高。出于電路結(jié)構(gòu)和成本考慮,被動(dòng)均衡的策略目前仍然是市場(chǎng)的主流選擇。 怎樣BMS管理系統(tǒng)工作原理