BMS保護板的被動均衡技術。顧名思義,被動均衡就是將單體電池中容量稍多的個體消耗掉,從而實現(xiàn)整體的均衡。被動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)一個電阻,當某個電芯提前充滿,而又需要繼續(xù)給其他電芯充電時,通過電阻對電壓高的電芯以熱量形式釋放電量,為其他電芯爭取更多充電時間。由于被動均衡結構更為簡單,所以使用比較廣。但是被動均衡也有明顯的缺點,由于結構簡單制作成本低,采用電阻耗能產生熱量,從而會使整個系統(tǒng)的效率降低。并且均衡時間短,效果不佳,一般均衡時間都在充電周期末期。此外,只能對高電壓電池進行放電,無法對劣質電池進行改進。在適用場景上,被動均衡更適合于小容量、低串數(shù)的鋰電池組應用,可以釋放每顆電芯的儲能能力,實現(xiàn)電量的高效利用。 BMS的技術趨勢是通過動態(tài)均衡技術,減少電芯差異;智能控制充放電區(qū)間(如限制SOC在20%-80%)。中穎BMS方案開發(fā)
BMS系統(tǒng)保護板的功能:電池充放電狀態(tài)監(jiān)測:BMS系統(tǒng)保護板能夠實時監(jiān)測電池的電壓、電流、溫度等關鍵參數(shù),確保電池在安全的工作范圍內運行。過充與過放保護:當電池充電時,如果電壓超過設定的安全范圍,BMS系統(tǒng)保護板會立即斷開充電電路,防止電池過充;同樣地,當電池放電時,如果電壓低于設定的安全范圍,BMS系統(tǒng)保護板會及時斷開放電電路,防止電池過放。溫度保護:通過溫度傳感器實時監(jiān)測電池的溫度,當溫度過高或過低時,BMS系統(tǒng)保護板會采取相應的措施,如降低充電電流或停止充電,以保護電池不受損害。短路保護:BMS系統(tǒng)保護板還具有短路保護功能,當檢測到電池組內部或外部發(fā)生短路時,會立即切斷電源,防止短路損害。平衡管理:對于多節(jié)電池的電動車,BMS系統(tǒng)保護板還能實現(xiàn)電池的平衡管理,確保每節(jié)電池在充放電過程中的壓差較小,從而提高整個電池組的使用壽命和性能。 電池包BMS云平臺設計BMS如何保證電池安全?
儲能BMS主動均衡和被動均衡的區(qū)別主要有能量的方式、啟動均衡條件、均衡電流、成本等,具體區(qū)別如下:能量的方式:主動均衡-主動采用儲能器件,將荷載較多能量的電芯部分能量轉移到能量較少的電芯上,是能量的轉移。被動均衡運用電阻,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。啟動均衡條件:只要壓差大于設定值便開始啟動主動均衡,均衡時間一般是24小時都在工作。在電池快接近充滿的電壓下才啟動被動放電均衡,均衡時間一般就幾個小時。均衡電流:主動均衡電流可達1-10A,充放電過程均可實現(xiàn),均衡效果明顯。被動均衡電流35mA-200mA不等,均衡電流越大,發(fā)熱越嚴重。成本:主動均衡電路復雜,故障率高,成本高。被動均衡軟硬件實現(xiàn)簡單,成本低。
從市場數(shù)據(jù)來看,BMS市場前景十分廣闊。受益于電動汽車、消費電子等行業(yè)的蓬勃發(fā)展,BMS市場規(guī)模持續(xù)擴張。盡管2020年受全球衛(wèi)生事件影響,全球BMS市場規(guī)模增速有所下滑,但隨著電動汽車市場規(guī)模不斷擴大,以及對電池效率要求日益提高,BMS市場重拾增長態(tài)勢。據(jù)BusinessWire估算及前瞻產業(yè)研究院分析,2021年全球BMS市場規(guī)模達億美元,預計到2026年將攀升至131億美元,年復合增長率(CAGR)達15%。其中,電動汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展極大推動了BMS的進步,2020年動力電池應用在全球BMS下游應用占比中高達54%。2021年全球汽車電池管理系統(tǒng)BMS市場規(guī)模達億美元,較上一年大幅增長,2022年更是增長至46億美元,預計2023年將達到50億美元。在國內市場,2020年BMS市場需求規(guī)模為97億元,2021年汽車BMS市場規(guī)模達億元,同比增長。預計未來,隨著國內乃至全球電動汽車市場的進一步拓展。 BMS主要功能包括電池狀態(tài)監(jiān)測(電壓/溫度/電流)、充放電控制、均衡管理、故障保護和通信交互。
BMS保護板分為分口與同口保護板。保護板為了現(xiàn)實保護電池的功能,必須要能夠主動切斷電池主回路。因此,在電池包內部,電池的主回路是要經(jīng)過保護板的。為了對充電和放電都能進行操作,保護板必須具有兩個開關,分別操作充電和放電回路(姑且這么理解)。在同口保護板中,這兩個開關串在一條線上,接到電池包外部,充電和放電都經(jīng)過此線。而在分口保護板中,電池分出兩根線,分別接充電開關和放電開關,再接到電池外部。之所以會出現(xiàn)同口和分口保護板,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,如果兩個開關串到一條線上,那么兩個開關就得照著大的買。而分口的話,充電電流小,就可以用一個更小的開關。這里說的開關,其實就是MOSFET,是鋰電保護板的主要成本,而且國內相關產品技術受限,重點部件需要進口。 BMS未來向高精度監(jiān)測、AI智能預測、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。智能BMS方案開發(fā)
BMS實時采集、處理、存儲電池模組運行過程中的重要信息,與外部設備如整車控制器交換信息。中穎BMS方案開發(fā)
電池管理系統(tǒng)(BMS)的均衡技術主要分為被動均衡和主動均衡兩大類,用于解決電池組內單體性能差異問題。被動均衡屬于能量耗散型,當檢測到某單體電壓過高時,通過導通開關管讓并聯(lián)電阻消耗其多余電量,直至與其他單體電壓一致。其優(yōu)勢是結構簡單、成本低、可靠性高,適合消費電子、低速電動車等中小容量電池組,但能量以熱能浪費,效率低且均衡速度慢,適用于小電流場景。主動均衡則是能量轉移型,通過不同介質實現(xiàn)電量調配,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單體間切換傳遞能量,響應快但單次轉移量少;電感式通過電感充放電轉移能量,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現(xiàn)多單體同時均衡,效率 80%-90%,不過設計復雜、成本高;DC/DC 變換器式通過雙向通道將高電壓單體能量轉移到總線再分配,效率超 90%,適合電動汽車等場景,但電路算法復雜??傮w而言,被動均衡因低成本適用于簡單場景,而主動均衡尤其是結合智能策略的方案,正逐步成為主流,能動態(tài)調整均衡強度,提升電池組壽命,廣泛應用于大容量、高要求的設備中。中穎BMS方案開發(fā)