鋰電池(可充型)之所以需要保護,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充、過放、過流、短路及超高溫充放電,因此鋰電池鋰電組件總會跟著一塊精致的保護板和一片電流保護器出現(xiàn)。鋰電池的保護功能通常由保護電路板和PTC等電流器件協(xié)同完成,保護板是由電子電路組成,在-40℃至+85℃的環(huán)境下時刻準確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流,及時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。保護板通常包括控制IC、MOS開關及輔助器件NTC、ID、存儲器等。其中控制IC,在一切正常的情況下控制MOS開關導通,使電芯與外電路溝通,而當電芯電壓或回路電流超過規(guī)定值時,它立刻控制MOS開關關斷,保護電芯的安全。NTC是Negativetemperaturecoefficient的縮寫,意即負溫度系數(shù),在環(huán)境溫度升高時,其阻值降低,使用電設備或充電設備及時反應、控制內(nèi)部中斷而停止充放電。ID是Identification的縮寫,即身份識別的意思它分為兩種:一是存儲器,常為單線接口存儲器,存儲電池種類、生產(chǎn)日期等信息;二是識別電阻。兩者可起到產(chǎn)品的可追溯和應用的限制的作用。 BMS 如何預防電池過熱?光伏BMS保護方案
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(nèi)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(zhì)實現(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(diào)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。資質(zhì)BMS電池管理系統(tǒng)效果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。
不同應用場景對BMS的需求差異較大。在消費電子領域(如智能手機),BMS高度集成化,芯片面積只幾平方毫米,側重基礎保護與充放電操作;而在新能源汽車中,BMS需管理數(shù)百節(jié)電芯,支持ISO26262功能安全標準(ASIL-C/D等級),并與整車作用器(VCU)、電機作用器(MCU)實時通信,實現(xiàn)能量回收(制動時回收功率可達100kW)與動態(tài)功率限制(如低溫下限制放電電流防止析鋰)。儲能電站的BMS則面臨更大規(guī)模挑戰(zhàn):一個20英尺集裝箱式儲能系統(tǒng)可能包含上千節(jié)電芯,BMS需采用分層架構——從控單元(Slave)管理單簇電池,主控單元(Master)協(xié)調(diào)整個系統(tǒng),同時支持Modbus/TCP或CAN總線與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)交互。技術難點集中在電芯一致性維護(容量差異需操作在1%以內(nèi))與循環(huán)壽命優(yōu)化(目標25年運營周期)。此外,熱失控防護是BMS設計的非常終挑戰(zhàn):當某節(jié)電芯發(fā)生內(nèi)短路時,BMS需在毫秒級時間內(nèi)切斷故障區(qū)域,并觸發(fā)滅火裝置,同時通過多層隔熱材料阻斷熱擴散鏈式反應。
當前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。技術層面,BMS正從傳統(tǒng)監(jiān)控向AI深度融合演進,通過機器學習優(yōu)化SOC/SOH預測,將估算誤差降至3%以內(nèi),并依托數(shù)字孿生技術實現(xiàn)電池壽命的虛擬故障自診斷。例如華為云端BMS方案通過大數(shù)據(jù)訓練,使SOH預測準確度提升至95%。硬件架構上,模塊化分布式設計成為主流,特斯拉Model3采用“域控制器+子模塊”架構,將單體電池監(jiān)控周期縮短至10ms級,并支持800V平臺。安全防護方面,BMS與整車熱管理系統(tǒng)深度耦合,寧德時代,而比亞迪“刀片電池”BMS整合熱失控預警與定向?qū)Я骷夹g,實現(xiàn)故障區(qū)域隔離。此外,行業(yè)正加速構建“車-樁-網(wǎng)”協(xié)同體系,華為聯(lián)合車企推動兆瓦級充電設施標準化,形成安全補能閉環(huán)。在市場層面,我國的BMS市場規(guī)模預計持續(xù)增長,2025年或達299億元,競爭格局呈現(xiàn)動力電池企業(yè)、整車廠商與第三方BMS企業(yè)三足鼎立態(tài)勢。然而,高成本、極端環(huán)境適應性及標準化滯后仍是制約因素,需通過軟硬件協(xié)同創(chuàng)新與開源生態(tài)構建突破瓶頸。 儲能系統(tǒng)的 BMS 和汽車 BMS 有區(qū)別嗎?
在工作原理上,BMS通過閉環(huán)操作實現(xiàn)動態(tài)管理:傳感器實時采集電池狀態(tài)數(shù)據(jù)并傳輸至主控芯片,主控芯片借助軟件算法對數(shù)據(jù)進行分析,與預設的安全閾值和性能參數(shù)對比后,若發(fā)現(xiàn)異常則向功率開關模塊發(fā)出切斷指令;若狀態(tài)正常,則根據(jù)當前SOC、SOH及應用場景需求,調(diào)整充放電電流、啟動均衡功能,同時通過通信接口將數(shù)據(jù)反饋至外部系統(tǒng),形成“監(jiān)測-分析-調(diào)控-反饋”的完整閉環(huán)。不同應用場景對BMS的需求各有側重。在新能源汽車領域,BMS需適應高功率充放電場景,具備毫秒級的響應速度,同時與電機操作器、車載充電機等部件實時通信,確保動力輸出與續(xù)航能力的平衡;在儲能電站中,BMS更注重長時間運行的穩(wěn)定性,需協(xié)調(diào)多組電池的充放電節(jié)奏,實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)峰填谷的配合;而消費電子領域的BMS則以小型化、低功耗為中心,在手機、筆記本電腦等設備中精細操控電量顯示與充放電保護。 如何判斷 BMS 是否故障?電動兩輪車BMS保護板
通過實時監(jiān)測和保護電池,避免電池過充、過放等問題,BMS系統(tǒng)保護板能夠延長電池的使用壽命。光伏BMS保護方案
入局BMS制造的廠商分為幾類:一類是動力電池BMS中具主導能力的終端用戶-車廠,事實上國外BMS制造實力較強的也就是車廠,如通用、特斯拉等;國內(nèi)有比亞迪、華霆動力等。第二類是電池廠,包含電芯廠商與做pack的廠商,如三星、寧德時代、欣旺達、德賽電池、拓邦股份、等;第三類BMS制造商,此類廠商有多年的電力電子技術積累,有高校背景或相關企業(yè)背景的研發(fā)團隊,如億能電子、杭州高特電子、協(xié)能科技等企業(yè)。目前看來儲能電池的終端用戶沒有加入BMS研發(fā)與制造的需求與具體行動,可以認為儲能電池BMS行業(yè)缺乏一個占據(jù)了重要優(yōu)勢的參與者,給電池廠以及專注做儲能BMS的廠商留下了巨大的發(fā)展空間。儲能市場一旦確立,將給予電池廠與專門BMS生產(chǎn)廠商以非常大的發(fā)揮空間。在未來電動汽車的BMS生產(chǎn)廠商也極有可能成為大規(guī)模儲能項目使用的BMS供應商的重要組成部分。 光伏BMS保護方案