新能源BMS電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鋰電池相比傳統(tǒng)的鉛酸電池，具有更長(zhǎng)的使用壽命、更輕的質(zhì)量、更環(huán)保以及更大的能量密度等優(yōu)勢(shì)。在新國(guó)標(biāo)的推動(dòng)下，預(yù)計(jì)鋰電池在兩輪電動(dòng)車(chē)中的使用比例將會(huì)增加。然而，由于鋰電池具有高能量密度和內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)活性強(qiáng)的特點(diǎn)，在過(guò)充、過(guò)放等非正常使用情況下，電池可能會(huì)損壞，甚至在極端情況下引發(fā)起火或起爆。因此，鋰電池需要配備一套監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓、電流等參數(shù)，并在超出預(yù)設(shè)閾值時(shí)立即切斷電池主回路。BMS電池智能管理解決方案，通過(guò)整合智能終端、電池保護(hù)板和電池管理平臺(tái)，構(gòu)建了新一代智能電池管理系統(tǒng)。集中式BMS架構(gòu) 集中式BMS具有成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。新能源BMS電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    被動(dòng)均衡主要依賴于電阻放電方式，將電壓較高的電池中的電量以熱能的形式釋放，從而為其他電池創(chuàng)造更多的充電時(shí)間。整個(gè)系統(tǒng)的電量受限于容量較小的電池。在充電過(guò)程中，鋰電池通常設(shè)有一個(gè)上限保護(hù)電壓值，一旦某一串電池達(dá)到此值，鋰電池保護(hù)板便會(huì)切斷充電回路，停止充電。被動(dòng)均衡的優(yōu)點(diǎn)在于成本低廉且電路設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，但其缺點(diǎn)在于只基于較低電池殘余量進(jìn)行均衡，無(wú)法提升殘量較少的電池容量，且均衡過(guò)程中釋放的熱量完全浪費(fèi)。 光伏儲(chǔ)能電池BMS工作原理電池包一般是由電池模組、熱管理系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)(BMS)、電氣系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)件組成。

    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)整控制充電電壓、電流，確保對(duì)電芯進(jìn)行安全、高效的充電。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，有效控制充電各個(gè)階段的充電狀態(tài)。

電池計(jì)量芯片(電量計(jì)IC)主要用來(lái)采集電芯電壓、溫度、電流等信息，通過(guò)庫(kù)侖積分和電池建模等方式計(jì)算電池電量、健康度等信息，并通過(guò)I2C/SMBUS/HDQ等通信端口與外部主機(jī)通信。電量計(jì)IC與電池保護(hù)IC既可分立，也可集成。一級(jí)保護(hù)IC可以控制充、放電MOSFET，保護(hù)動(dòng)作是可恢復(fù)的，即當(dāng)發(fā)生過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、短路等安全事件時(shí)就會(huì)斷開(kāi)相應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)，安全事件解除后就會(huì)重新恢復(fù)閉合開(kāi)關(guān)，電池可以繼續(xù)使用。硬件、算法和固件是電量計(jì)芯片的三大關(guān)鍵要素，硬件用來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度采樣和低功耗運(yùn)行;算法用來(lái)對(duì)電池進(jìn)行建模;固件用來(lái)實(shí)現(xiàn)算法編程，計(jì)算輸出容量信息。在選擇電量計(jì)芯片時(shí)，通常需要考慮到電芯化學(xué)類(lèi)型、電芯串聯(lián)數(shù)目、通信接口、電量計(jì)放在電池包內(nèi)(Pack-side)還是放在系統(tǒng)板上(System-side)、電量計(jì)算法、是否集成電池保護(hù)均衡等功能、支持充放電電流大小，以及存儲(chǔ)介質(zhì)和封裝形式等。BMS硬件保護(hù)板的主要功能包括幾個(gè)方面。

    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)板和一片電流保險(xiǎn)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)控制電流回路的通斷；PTC在高溫環(huán)境下防止電池發(fā)生惡劣的損壞。保護(hù)板通常包括控制IC、MOS開(kāi)關(guān)及輔助器件NTC、ID、存儲(chǔ)器等。其中控制IC，在一切正常的情況下控制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)，它立刻控制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)、控制內(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。 充電管理是電動(dòng)車(chē)BMS的重要環(huán)節(jié),主要包括充電方式選擇、充電狀態(tài)監(jiān)測(cè)和充電控制等功能。電單車(chē)BMS電池管理系統(tǒng)品牌

通過(guò)平衡管理，BMS系統(tǒng)保護(hù)板能夠確保電池組內(nèi)各節(jié)電池的壓差不大，從而提高整個(gè)電池組的充放電性能。新能源BMS電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    BMS分為純硬件BMS保護(hù)板和軟件結(jié)合硬件的BMS保護(hù)板純硬件的BMS保護(hù)板是一組比較固定的保護(hù)參數(shù)，根據(jù)自身采集到的電壓、電流、溫度等狀態(tài)保護(hù)與恢復(fù)，不需要MCU參與，這樣的保護(hù)板也就不具備通訊信息交互的功能而軟件+硬件的方式，MCU可以對(duì)信息的實(shí)時(shí)采集并且通過(guò)can、485等通訊方式與外部交互，上傳BMS保護(hù)板實(shí)時(shí)信息。一般為了更好地分析電池過(guò)去的狀態(tài)，尤其是在故障分析和算法建模的時(shí)候，需要大量的數(shù)據(jù)支撐，這時(shí)候就需要log存儲(chǔ)功能，盡可能多的記錄BMS的數(shù)據(jù)。 新能源BMS電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)