隨著城市生活節(jié)奏的加快,電動自行車以其便捷成為了許多人出行的選擇。然而,隨之而來的安全問題也不容忽視。特別是電動自行車入戶充電引發(fā)的火災(zāi)危險,屢見不鮮,給人們的生命財產(chǎn)安全帶來了極大威脅。深圳智慧動鋰電子股份有限公司是一家致力于鋰電池安全管理的專精特新企業(yè),我們一起探索一下其自主研發(fā)的”智鋰狗系統(tǒng)”,如何利用RFID(無線射頻識別)技術(shù)成為我們防止電動自行車入戶充電引起火災(zāi)的有力武器。RFID是一種無需直接接觸即可通過無線射頻信號進行識別對象的技術(shù)。它主要由標簽、讀取器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)三部分組成。還可以與視頻監(jiān)控、智能基站等技術(shù)手段相結(jié)合,在阻止電動自行車入戶充電火災(zāi)方面,發(fā)揮著巨大作用。 儲能BMS均衡技術(shù)主要是指電池管理系統(tǒng)BMS中用于維護電池組中各個單體電池電量一致性的技術(shù)。充電柜BMS效果
BMS的中心使命是實時監(jiān)控電池狀態(tài)并實施精細作用。在硬件層面,BMS通過高精度模擬前端(AFE)芯片(如ADI的LTC6811或TI的BQ76PL536)采集每節(jié)電芯的電壓(精度可達±1mV)、溫度(范圍覆蓋-40°C至125°C)以及充放電電流(通過分流電阻或霍爾傳感器實現(xiàn)±)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)主控芯片(如NXPS32K或STMicroelectronics的SPC58)處理后,執(zhí)行三大關(guān)鍵任務(wù):安全保護、狀態(tài)估算與能量管理。例如,當某節(jié)三元鋰電池電壓超過,BMS會立即切斷充電MOSFET,防止電解液分解引發(fā)熱失控;在低溫環(huán)境下(如-10°C),BMS可能通過PTC加熱片提升電芯溫度至5°C以上,以避免鋰析出導(dǎo)致的不可逆容量損失。對于多串電池組(如電動汽車的96串400V系統(tǒng)),BMS必須解決電芯不一致性問題——即使是同一批次的電芯,容量差異也可能達到2%-5%。被動均衡通過并聯(lián)電阻對電芯放電(典型均衡電流50-200mA),而主動均衡則利用電感或DC-DC轉(zhuǎn)換器將能量從電芯轉(zhuǎn)移至低壓電芯(效率可達85%以上),這兩種策略的取舍需權(quán)衡成本、效率與系統(tǒng)復(fù)雜度。新能源BMS系統(tǒng)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)。
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MOS開關(guān)導(dǎo)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)、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(yīng)用的限制的作用。
BMS保護板的SOX算法估算方法。SOX包括SOC、SOE和SOP。SOC估計方法傳統(tǒng)方法:安時積分法、開路電壓法基于電池模型的方法:卡爾曼濾波法、粒子濾波算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。SOP算法:根據(jù)電池的SOC和溫度,查表確定持續(xù)充放電最大功率瞬時充放電最大功率。電芯的去極化速度,決定當前最大功率使用的頻率。當SEI膜表面的Li離子堆積速度大于負極的吸收速度時候,就會發(fā)生電壓下降,最大功率無法維持。因此,SOP的計算難點是峰值功率與持續(xù)功率如何過度?SOH算法:兩點法計算SOH根據(jù)OCV-SOC曲線確定兩個準確的SOC值,并安時累積計算這兩個SOC之間的累積充入或放出電量,然后計算出電池的容量,從而得到SOH。算法有一定難度,需要大量的數(shù)據(jù)和模型,才能較準確的估算。 無BMS時,電池易因過充/過放引發(fā)熱失控,且電芯不均衡會加速老化,BMS是安全與性能的重要保障。
電池保護板的自身參數(shù),比如自耗電分為工作自耗電和靜態(tài)(睡眠)自耗電,保護板自耗電的電流一般是ua級別。工作自耗電電流較大,主要為保護芯片、mos驅(qū)動等消耗。保護板的自耗電太大會過多消耗電池電量,如果長時間擱置的電池,保護板自耗電可能導(dǎo)致電池虧電。自耗電和內(nèi)阻等,他們不起保護作用,但是對電池的性能是有影響的。保護板的主回路內(nèi)阻也是一個很重要的參數(shù),保護板的主回路內(nèi)阻主要來源于pcb板上鋪設(shè)阻值,mos的阻值(主要)和分流電阻的阻值。在保護板進行充放電時,特別是mos部分,會產(chǎn)生大量的熱,因此一般保護板的mos上都需要貼一大塊的鋁片用于導(dǎo)熱和散熱。除了這些基本功能以外,為了使用不同的應(yīng)用場景個需求,保護板還有各種各樣的附加功能(如均衡功能),特別是帶軟件的保護板,功能更是異常豐富,比如藍牙、wifi、GPS、串口、CAN等應(yīng)有盡有,再高階一點,就成了電池管理系統(tǒng)了(BMS)。 BMS的技術(shù)趨勢是什么?鉛酸改鋰電BMS價錢
支持V2G(車網(wǎng)互動)、參與電網(wǎng)調(diào)頻、通過區(qū)塊鏈實現(xiàn)分布式能源交易。充電柜BMS效果
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。 充電柜BMS效果