測量電池容量的理想方法是庫侖計(jì)數(shù)法,即通過測量一段時(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)電池測量系統(tǒng)的不同,有多種測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)行測量。這種方法會(huì)在電阻器上產(chǎn)生輕微的功率損耗?;魻栃?yīng)傳感器:這種傳感器通過磁場變化測量電流。它解決了電流分流器典型的功率損耗問題,但成本較高,且無法承受大電流。巨磁電阻(GMR)傳感器:這種傳感器用作磁場檢測器,比霍爾效應(yīng)傳感器更靈敏(也更昂貴)。它們的精確度很高。庫侖測量涉及的計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜,主要由微控制器完成。庫侖計(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,庫侖計(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。 BMS的主要功能有哪些?電池包BMS測試
BMS是鋰離子電池組的"大腦",對(duì)電芯(組)進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控、指揮及協(xié)調(diào)。從構(gòu)成上看,電池管理系統(tǒng)包括電池管理芯片(BMIC)、模擬前端(AFE)、嵌入式微處理器,以及嵌入式軟件等部分。BMS根據(jù)實(shí)時(shí)采集的電芯狀態(tài)數(shù)據(jù),通過特定算法來實(shí)現(xiàn)電池組的電壓保護(hù)、溫度保護(hù)、短路保護(hù)、過流保護(hù)、絕緣保護(hù)等功能,并實(shí)現(xiàn)電芯間的電壓平衡管理和對(duì)外數(shù)據(jù)通訊。電池管理芯片(BMIC)是電源管理芯片的重要細(xì)分領(lǐng)域,包括充電管理芯片、電池計(jì)量芯片和電池安全芯片。充電管理芯片可將外部電源轉(zhuǎn)換為適合電芯的充電電壓和電流,并在充電過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測電芯的充電狀態(tài),調(diào)整充電電壓、電流,確保對(duì)電芯進(jìn)行安全、及時(shí)的充電。根據(jù)鋰電池的特性,充電管理芯片自動(dòng)進(jìn)行預(yù)充、恒流充電、恒壓充電,操作充電各個(gè)階段的充電狀態(tài)。 品牌BMS電池管理系統(tǒng)工廠電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)、消費(fèi)電子(手機(jī)/筆記本)、無人機(jī)、工業(yè)設(shè)備等。
電池保護(hù)板的自身參數(shù),比如自耗電分為工作自耗電和靜態(tài)(睡眠)自耗電,保護(hù)板自耗電的電流一般是ua級(jí)別。工作自耗電電流較大,主要為保護(hù)芯片、mos驅(qū)動(dòng)等消耗。保護(hù)板的自耗電太大會(huì)過多消耗電池電量,如果長時(shí)間擱置的電池,保護(hù)板自耗電可能導(dǎo)致電池虧電。自耗電和內(nèi)阻等,他們不起保護(hù)作用,但是對(duì)電池的性能是有影響的。保護(hù)板的主回路內(nèi)阻也是一個(gè)很重要的參數(shù),保護(hù)板的主回路內(nèi)阻主要來源于pcb板上鋪設(shè)阻值,mos的阻值(主要)和分流電阻的阻值。在保護(hù)板進(jìn)行充放電時(shí),特別是mos部分,會(huì)產(chǎn)生大量的熱,因此一般保護(hù)板的mos上都需要貼一大塊的鋁片用于導(dǎo)熱和散熱。除了這些基本功能以外,為了使用不同的應(yīng)用場景個(gè)需求,保護(hù)板還有各種各樣的附加功能(如均衡功能),特別是帶軟件的保護(hù)板,功能更是異常豐富,比如藍(lán)牙、wifi、GPS、串口、CAN等應(yīng)有盡有,再高階一點(diǎn),就成了電池管理系統(tǒng)了(BMS)。
高精度傳感技術(shù):升級(jí)除傳統(tǒng)的電壓、電流和溫度傳感器外,壓力傳感器、聲波傳感器、紅外傳感器等高精度傳感器會(huì)更多地應(yīng)用于BMS。多傳感器融合技術(shù)將使BMS能夠更多角度、精確地監(jiān)控電池狀態(tài),提前發(fā)現(xiàn)潛在危險(xiǎn)。主動(dòng)均衡技術(shù)發(fā)展:被動(dòng)均衡技術(shù)因其均衡效果較差逐漸難以滿足需求,隨著技術(shù)進(jìn)步和成本降低,主動(dòng)均衡技術(shù)將成為主流,更好地解決電池組中各單體電池的容量、電壓差異問題,延長電池使用壽命。集成化與模塊化設(shè)計(jì):未來的BMS將朝著高度集成化發(fā)展,把更多的功能集成到一個(gè)芯片或模塊中,提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性,同時(shí)降低成本、減小體積。模塊化設(shè)計(jì)則使BMS能靈活適應(yīng)不同類型和規(guī)模的電池系統(tǒng),方便進(jìn)行模塊替換和擴(kuò)展。強(qiáng)化安全冗余設(shè)計(jì):一方面,在硬件上增加更多的冗余單元,確保某個(gè)部分出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。另一方面,加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù),通過加密通信、身份驗(yàn)證和入侵檢測等手段,防范潛在的網(wǎng)絡(luò)攻擊。推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化與互操作性:目前市場上電池與BMS的類型和廠商眾多,缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),未來標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程將加快,以實(shí)現(xiàn)不同廠商設(shè)備的互操作性,降低系統(tǒng)集成難度和成本,促進(jìn)電池技術(shù)的推廣應(yīng)用。多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用:除了在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深化。 通過動(dòng)態(tài)均衡技術(shù),減少電芯差異;智能控制充放電區(qū)間(如限制SOC在20%-80%)。
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。 檢查通信信號(hào)、測量單體電壓一致性、驗(yàn)證保護(hù)功能(如過壓觸發(fā)斷電)。太陽能板BMS保護(hù)方案
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。電池包BMS測試
技術(shù)層面,BMS正朝著高集成化、智能化與車規(guī)級(jí)功能安全方向發(fā)展。無線BMS技術(shù)已進(jìn)入商用階段,通過分布式架構(gòu)與邊緣計(jì)算,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地處理,減少傳輸負(fù)擔(dān)。AI算法的融入使BMS能夠預(yù)測電池剩余壽命與潛在故障,提前采取維護(hù)措施。例如,機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化充放電策略,適配電力現(xiàn)貨市場峰谷套利需求。應(yīng)用場景方面,BMS已從電動(dòng)汽車擴(kuò)展至儲(chǔ)能系統(tǒng)、便攜式電子設(shè)備及航空航天等領(lǐng)域。在智能手機(jī)中,微型BMS集成于電路板,側(cè)重輕量化與低功耗設(shè)計(jì);在航空領(lǐng)域,BMS需滿足高可靠性、冗余設(shè)計(jì)及極端環(huán)境適應(yīng)要求。隨著2025年《新型儲(chǔ)能安全技術(shù)規(guī)范》的實(shí)施,BMS的安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步升級(jí),消防系統(tǒng)成本占比≥5%,熱失控預(yù)警時(shí)間≥30分鐘,推動(dòng)行業(yè)向更安全、更便捷的方向發(fā)展。電池包BMS測試