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BMS硬件采集,適用于電芯少的場景。集中式BMS具有成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高的優(yōu)勢,一般常見于容量低、總壓低、電池系統(tǒng)體積小的場景中,如電動工具、機器人(搬運機器人、助力機器人)、IOT智能家居(掃地機器人、電動吸塵器)、電動叉車、電動低速車(電動自行車、電動摩托、電動觀光車、電動巡邏車、電動高爾夫球車等)、輕混合動力汽車。目前行業(yè)內(nèi)分布式BMS的各種術(shù)語五花八門,不同的公司,不同的叫法。動力電池BMS大多是主從兩層架構(gòu)。儲能BMS則因為電池組規(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。未來的BMS將擁有更強大的數(shù)據(jù)處理能力和更高的集成度,能夠與車輛控制器、充電樁等外部設(shè)備進行更緊密的協(xié)同工作,為推動鋰電池在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供堅實的安全保護。 AI預(yù)測電池故障(如提早30分鐘預(yù)警熱失控),芯片化設(shè)計減少90%線束(通用汽車已應(yīng)用無線BMS)。戶外電源BMS電池管理系統(tǒng)保護板
目前該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種電動車、儲能、充換電柜、電動工具、特種車輛、船舶等領(lǐng)域。2020年,我司榮獲廣東省專精特新企業(yè),榮獲工信部“專精特新‘小巨人’企業(yè)”稱號。所謂專精特新企業(yè),是指具有“精細化、特色化、新穎化”特征的企業(yè)。智慧動鋰電子擁有博士、研究生等不同層次的優(yōu)秀人才80多人,并和高校合作在產(chǎn)學(xué)研方面進行深度融合,比如中科院深圳技術(shù)研究院等,目前已擁有各項35項及較多軟件著作權(quán)。下一步智慧動鋰電子將繼續(xù)和高校、科研機構(gòu)等加強合作,成立省級工程技術(shù)中心,校企聯(lián)合實驗室,推動產(chǎn)學(xué)研深入融合,圍繞安全發(fā)展形成聚合效應(yīng),進一步突破關(guān)鍵技術(shù)。BMS技術(shù)向無線化、AI驅(qū)動和平臺集成方向發(fā)展。無線BMS減少了傳統(tǒng)布線,減少了90%線束和15%電池包體積,提升了續(xù)航和維修性。AI算法基于機器學(xué)習(xí)優(yōu)化SOC/SOH預(yù)測,減少了故障。800V平臺支持充電和熱管理。云端BMS通過云端分析實時優(yōu)化電池性能。例如,路特斯與AnalogDevices合作,采用無線BMS(ADBMS6815芯片),實現(xiàn)輕量化設(shè)計,電池包重量降低10%,續(xù)航提升5%。家用儲能BMS作用有關(guān)BMS的未來發(fā)展趨勢?
電池管理系統(tǒng)(BMS)保護板作為動力電池的智能管控中樞,通過多維度協(xié)同實現(xiàn)全生命周期安全防護與性能優(yōu)化。其依托分布式高精度傳感器網(wǎng)絡(luò)毫秒級監(jiān)測電池組的電壓場、電流通量及溫度梯度,構(gòu)建三維參數(shù)矩陣以精細量化荷電狀態(tài)(SOC)與應(yīng)用狀態(tài)(SOH);采用分級電壓閾值管理機制,在充電電壓觸及,放電電壓低于,嚴(yán)格限定能量邊界。系統(tǒng)集成NTC/PTC復(fù)合溫控體系,通過熱場模擬算法動態(tài)調(diào)控充放電策略,當(dāng)溫度超出-20℃~60℃可調(diào)閾值時脈沖充電或熔斷保護,并配置霍爾傳感電流微分模塊實現(xiàn)<10μs級短路偵測與50ms內(nèi)多級故障隔離。針對多串電池組,創(chuàng)新采用雙向DC/DC主動均衡拓撲與卡爾曼濾波算法,維持單體電壓差≤30mV,通過5A級均衡電流提升循環(huán)壽命≥30%。同時兼容ISO26262ASIL-C功能安全標(biāo)準(zhǔn),集成CAN/RS485雙模通訊與云端管理接口,形成覆蓋實時監(jiān)控、故障診斷、遠程升級的數(shù)字化電池生態(tài)閉環(huán)。
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(zhǔn)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IC、MOS開關(guān)及輔助器件NTC、ID、存儲器等。其中操控IC,在一切正常的情況下操控MOS開關(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規(guī)定值時,它立刻操控MOS開關(guān)關(guān)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(shè)備或充電設(shè)備及時反應(yīng)、操控內(nèi)部中斷而停止充放電。 BMS的關(guān)鍵技術(shù)難點是什么?
測量電池容量的理想方法是庫侖計數(shù)法,即通過測量一段時間內(nèi)流入和流出的電流,進而得到流入或者流出電量。SOC=總?cè)萘?(放電電流-充電電流)*時間根據(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:分流器是一個低歐姆電阻器,用于測量電流。整個電流流經(jīng)分流器并產(chǎn)生電壓降,然后進行測量。這種方法會在電阻器上產(chǎn)生輕微的功率損耗。霍爾效應(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。庫侖測量涉及的計算相當(dāng)復(fù)雜,主要由微控制器完成。庫侖計數(shù)法是一種安培小時積分法,可量化一段時間內(nèi)的電量,提供動態(tài)、連續(xù)的狀態(tài)更新。開路電壓(OCV)通過計算電壓與電量之間的直接關(guān)系,評估剩余電量。不過,庫侖計數(shù)法會因傳感器漂移或電池性能變化而隨時間累積誤差,而開路電壓則也可能受到溫度波動和電池老化的影響。 BMS與能源互聯(lián)網(wǎng)的融合?無人機BMS電池管理系統(tǒng)保護方案
BMS如何實現(xiàn)多電芯管理?戶外電源BMS電池管理系統(tǒng)保護板
當(dāng)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(shù)層面,BMS正從傳統(tǒng)監(jiān)控向AI深度融合演進,通過機器學(xué)習(xí)優(yōu)化SOC/SOH預(yù)測,將估算誤差降至3%以內(nèi),并依托數(shù)字孿生技術(shù)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(xùn)練,使SOH預(yù)測準(zhǔn)確度提升至95%。硬件架構(gòu)上,模塊化分布式設(shè)計成為主流,特斯拉Model3采用“域控制器+子模塊”架構(gòu),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(yù)警與定向?qū)Я骷夹g(shù),實現(xiàn)故障區(qū)域隔離。此外,行業(yè)正加速構(gòu)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(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化,形成安全補能閉環(huán)。市場層面,我國的BMS市場規(guī)模預(yù)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(yīng)性及標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)建突破瓶頸。 戶外電源BMS電池管理系統(tǒng)保護板