目前BMS架構(gòu)主要分為集中式架構(gòu)和分布式架構(gòu)。集中式BMS將所有電芯統(tǒng)一用一個(gè)BMS硬件采集,適用于電芯少的場(chǎng)景。集中式BMS具有成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高的優(yōu)勢(shì),一般常見(jiàn)于容量低、總壓低、電池系統(tǒng)體積小的場(chǎng)景中,如電動(dòng)工具、機(jī)器人(搬運(yùn)機(jī)器人、助力機(jī)器人)、IOT智能家居(掃地機(jī)器人、電動(dòng)吸塵器)、電動(dòng)叉車(chē)、電動(dòng)低速車(chē)(電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托、電動(dòng)觀光車(chē)、電動(dòng)巡邏車(chē)、電動(dòng)高爾夫球車(chē)等)、輕混合動(dòng)力汽車(chē)。目前行業(yè)內(nèi)分布式BMS的各種術(shù)語(yǔ)五花八門(mén),不同的公司,不同的叫法。動(dòng)力電池BMS大多是主從兩層架構(gòu)。儲(chǔ)能BMS則因?yàn)殡姵亟M規(guī)模較大,多數(shù)都是三層架構(gòu),在從控、主控之上,還有一層總控。未來(lái)的BMS將擁有更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和更高的集成度,能夠與車(chē)輛控制器、充電樁等外部設(shè)備進(jìn)行更緊密的協(xié)同工作,為推動(dòng)鋰電池在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的安全保護(hù)。 BMS在電動(dòng)汽車(chē)中的應(yīng)用?電池組BMS效果
隨著新能源電動(dòng)汽車(chē)的廣泛應(yīng)用,電池的容量、安全性、應(yīng)用狀態(tài)與續(xù)航能力日益成為關(guān)注重點(diǎn)。BMS電池管理系統(tǒng)是對(duì)電池進(jìn)行監(jiān)控與管理的系統(tǒng),將采集的電池信息實(shí)時(shí)反饋給用戶(hù),同時(shí)根據(jù)采集的信息調(diào)節(jié)參數(shù),充分發(fā)揮電池的性能。但是,該技術(shù)在管理多個(gè)電池時(shí),需要人員現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試與設(shè)置,導(dǎo)致其檢查、維護(hù)與更新相當(dāng)不方便。而且,針對(duì)電池組的工作性能、電池老化情況、使用壽命等信息,需要人員現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)多次反復(fù)調(diào)試、實(shí)驗(yàn)之后才能獲得,工作相當(dāng)繁瑣、耗時(shí)。在生產(chǎn)、調(diào)試或?qū)嶒?yàn)過(guò)程中,只有在電池出現(xiàn)問(wèn)題影響電動(dòng)汽車(chē)的工作時(shí),才會(huì)發(fā)現(xiàn)故障并更換電池,這種方式具有盲目性、滯后性,相當(dāng)容易產(chǎn)生不良后果,嚴(yán)重則導(dǎo)致生產(chǎn)工作延誤、生產(chǎn)危險(xiǎn)世故。 鉛酸改鋰電池BMS測(cè)試監(jiān)控電池狀態(tài)(電壓/溫度/SOC/SOH),均衡電芯,防止過(guò)充/過(guò)放/過(guò)熱,延長(zhǎng)電池壽命。
電池保護(hù)板,顧名思義鋰電池保護(hù)板主要是針對(duì)可充電電池(一般指鋰電池)起保護(hù)作用的集成電路板。鋰電池(可充型)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)跟著一塊帶采樣電阻的保護(hù)板和一片電流保護(hù)器出現(xiàn)。電池包保護(hù)板設(shè)計(jì)中需要考慮的因素較多,如電壓平臺(tái)問(wèn)題,鋰動(dòng)力電池包在使用中往往被要求很大的平臺(tái)電壓,所以設(shè)計(jì)鋰動(dòng)力電池包保護(hù)板時(shí)盡量使保護(hù)板不影響電芯的放電電壓,這樣對(duì)IC、采樣電阻等元件的要求就會(huì)很高,電流采樣電阻應(yīng)滿(mǎn)足高精密度,低溫度系數(shù),無(wú)感等要求。鋰電池保護(hù)板的主要功能有過(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)、溫度保護(hù)。
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(duì)電池組的充電過(guò)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(mǎn)電,同時(shí)避免過(guò)充對(duì)電池造成損害。放電管理:監(jiān)測(cè)電池組的放電狀態(tài),防止電池過(guò)度放電。當(dāng)電池的SOC降低到一定程度時(shí),BMS會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào),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(gè)單體電池在生產(chǎn)工藝、使用環(huán)境等方面存在差異,長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)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(guò)均衡電路對(duì)單體電池進(jìn)行均衡處理,使各個(gè)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如何實(shí)現(xiàn)多電芯管理?
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(guò)特定算法來(lái)實(shí)現(xiàn)電池組的電壓保護(hù)、溫度保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)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(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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)。 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(cuò)控制。便攜式戶(hù)外電源BMS工作原理
保障工業(yè)機(jī)器人、AGV等設(shè)備的鋰電池安全運(yùn)行,支持高倍率充放電,減少停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。電池組BMS效果
鋰電池(可充型)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(kāi)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MOS開(kāi)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(kāi)關(guān)關(guān)斷,保護(hù)電芯的安全。NTC是Negativetemperaturecoefficient的縮寫(xiě),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)、內(nèi)部中斷而停止充放電。ID是Identification的縮寫(xiě),即身份識(shí)別的意思它分為兩種:一是存儲(chǔ)器,常為單線接口存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)電池種類(lèi)、生產(chǎn)日期等信息;二是識(shí)別電阻。兩者可起到產(chǎn)品的可追溯和應(yīng)用的限制的作用。 電池組BMS效果