電池管理系統(tǒng)(Battery Management System,BMS)作為鋰電池組的“智慧中樞”,通過(guò)多維度監(jiān)控與動(dòng)態(tài)調(diào)控,在保障安全的前提下較大化釋放電池性能。其技術(shù)架構(gòu)涵蓋數(shù)據(jù)采集、算法決策與執(zhí)行控制三大層級(jí):數(shù)據(jù)采集層依托高精度模擬前端芯片(如TI BQ76940)實(shí)現(xiàn)單體電壓(±1mV)、溫度(±0.5℃)及電流(±0.1%FS)的實(shí)時(shí)檢測(cè);主控層基于擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF)或深度學(xué)習(xí)算法,融合開(kāi)路電壓(OCV)、庫(kù)侖計(jì)數(shù)與阻抗譜數(shù)據(jù),將荷電狀態(tài)(SOC)估算誤差壓縮至2%以內(nèi),同時(shí)通過(guò)循環(huán)壽命模型預(yù)測(cè)健康狀態(tài)(SOH);執(zhí)行層則通過(guò)MOSFET陣列或固態(tài)繼電器管理充放電回路,并借助主動(dòng)均衡電路(如雙向DC-DC拓?fù)洌⒛芰哭D(zhuǎn)移效率提升至90%以上,優(yōu)異降低多串電池組的不一致性。此外,BMS深度集成熱管理策略,通過(guò)液冷板與PTC加熱膜的協(xié)同控制,將電池包溫差嚴(yán)格限制在±2℃內(nèi),避免局部過(guò)熱引發(fā)的性能衰減。BMS的均衡管理是什么?硬件BMS費(fèi)用是多少
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)是成本低廉且電路設(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被浪費(fèi)了。磷酸鐵鋰電池BMS供應(yīng)商家智慧動(dòng)鋰儲(chǔ)能BMS系統(tǒng)采用3+1級(jí)架構(gòu)模式。
電池管理系統(tǒng)的主要職責(zé)包括監(jiān)控、保護(hù)和優(yōu)化電池性能。硬件BMS保護(hù)板指的是完全基于硬件實(shí)現(xiàn)的電池管理系統(tǒng),其設(shè)計(jì)注重電路和傳感器等硬件組件的整合。與之相對(duì),軟件保護(hù)板BMS則采用嵌入式軟件實(shí)現(xiàn)電池管理系統(tǒng)的一種方式。與硬件板相比,軟件板更注重算法、控制邏輯和數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)化。在選擇硬件或軟件BMS保護(hù)板時(shí),需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和預(yù)算來(lái)做出權(quán)衡。如果是對(duì)基本功能的要求較高,且成本預(yù)算較為有限,BMS硬件保護(hù)板可能是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。而如果需要更高級(jí)的電池管理策略,對(duì)靈活性和升級(jí)能力有更高要求,那么軟件BMS板可能更為合適。電池保護(hù)系統(tǒng)中的SOP管理。SOP(StateofPower)表示當(dāng)前電池能夠充電或者放電的閾值功率,它的精確估算可以較大限度地提高電池的利用率。比如在加速時(shí),可以供應(yīng)閾值的功率而不傷害電池;在剎車時(shí),可以盡量多地回收能量而不傷害電池,這樣可以保證車輛在行駛過(guò)程中不會(huì)因?yàn)榍穳夯蛘哌^(guò)流而失去動(dòng)力
在組成結(jié)構(gòu)上,BMS 分為硬件與軟件兩大部分。硬件包含主控單元,通常由微控制器(MCU)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)擔(dān)當(dāng),負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理與指令發(fā)出;電壓、電流、溫度采集電路,分別用于采集對(duì)應(yīng)參數(shù);保護(hù)電路在異常時(shí)切斷電路;均衡電路實(shí)現(xiàn)電池電量平衡;通信接口電路支持多種通信協(xié)議,保障數(shù)據(jù)傳輸。軟件涵蓋底層驅(qū)動(dòng)軟件,負(fù)責(zé)硬件交互;電池管理算法,如 SOC 估算、SOH 評(píng)估、均衡及充放電控制算法等,是 BMS 重心;通信協(xié)議棧保障通信順暢;用戶界面軟件則為用戶提供直觀操作界面。沒(méi)有BMS的電池組可能會(huì)面臨電池性能下降、壽命縮短、安全隱患增加等問(wèn)題。
入局BMS制造的廠商分為幾類:一類是動(dòng)力電池BMS中具主導(dǎo)能力的終端用戶-車廠,事實(shí)上國(guó)外BMS制造實(shí)力較強(qiáng)的也就是車廠,如通用、特斯拉等;國(guó)內(nèi)有比亞迪、華霆?jiǎng)恿Φ?。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(shí)代、欣旺達(dá)、德賽電池、拓邦股份、等;第三類專業(yè)的BMS制造商,此類廠商有多年的電力電子技術(shù)積累,有高校背景或相關(guān)企業(yè)背景的研發(fā)團(tuán)隊(duì),如億能電子、杭州高特電子、協(xié)能科技等企業(yè)。目前看來(lái)儲(chǔ)能電池的終端用戶沒(méi)有加入BMS研發(fā)與制造的需求與具體行動(dòng),可以認(rèn)為儲(chǔ)能電池BMS行業(yè)缺乏一個(gè)占據(jù)了重要優(yōu)勢(shì)的參與者,給電池廠以及專注做儲(chǔ)能BMS的廠商留下了巨大的發(fā)展空間。儲(chǔ)能市場(chǎng)一旦確立,將給予電池廠與專業(yè)BMS生產(chǎn)廠商以非常大的發(fā)揮空間。在未來(lái)專業(yè)電動(dòng)汽車的BMS生產(chǎn)廠商也極有可能成為大規(guī)模儲(chǔ)能項(xiàng)目使用的BMS供應(yīng)商的重要組成部分。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。機(jī)器人BMS保護(hù)IC
BMS兩輪電動(dòng)車鋰電池保護(hù)板分為硬件板與軟件板。硬件BMS費(fèi)用是多少
隨著新能源技術(shù)迭代與“雙碳”目標(biāo)推進(jìn),BMS鋰電池保護(hù)板的應(yīng)用場(chǎng)景正從消費(fèi)電子向工業(yè)儲(chǔ)能、智能交通等領(lǐng)域加速滲透。在消費(fèi)端,電動(dòng)自行車、無(wú)人機(jī)等小型動(dòng)力設(shè)備對(duì)BMS的需求持續(xù)增長(zhǎng),藍(lán)牙智能保護(hù)板因支持手機(jī)APP監(jiān)控電池健康度(SOH)和防盜定位功能,2023年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模已突破15億元,年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)22%。工業(yè)領(lǐng)域,鉛酸電池替代浪潮推動(dòng)BMS在基站儲(chǔ)能、光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用,大電流型號(hào)(300-500A)通過(guò)主動(dòng)均衡技術(shù)將電池組循環(huán)壽命提升至6000次以上,配合液冷溫控模塊可在-30℃至65℃環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行,已應(yīng)用于青藏高原光儲(chǔ)電站等極端環(huán)境項(xiàng)目。新能源汽車領(lǐng)域,BMS與整車控制系統(tǒng)深度集成,通過(guò)多階卡爾曼濾波算法將SOC(電量)估算誤差壓縮至±3%,并聯(lián)動(dòng)云端實(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)遠(yuǎn)程診斷,比亞迪刀片電池、寧德時(shí)代麒麟電池等產(chǎn)品均搭載第四代智能BMS,支持10ms級(jí)短路保護(hù)響應(yīng),推動(dòng)電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航提升8%-15%。未來(lái),隨著鈉離子電池、固態(tài)電池等新型儲(chǔ)能技術(shù)商用,BMS將向高精度(電壓檢測(cè)±1mV)、高擴(kuò)展(兼容多電化學(xué)體系)方向演進(jìn),同時(shí)融合AI預(yù)測(cè)性維護(hù)功能,進(jìn)一步拓展至船舶動(dòng)力、航空航天等高價(jià)值場(chǎng)景。硬件BMS費(fèi)用是多少