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)用場景正從消費電子向工業(yè)儲能、智能交通等領(lǐng)域加速滲透。在消費端,電動自行車、無人機(jī)等小型動力設(shè)備對BMS的需求持續(xù)增長,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年國內(nèi)市場規(guī)模已突破15億元,年復(fù)合增長率達(dá)22%。工業(yè)領(lǐng)域,鉛酸電池替代浪潮推動BMS在基站儲能、光伏儲能系統(tǒng)的應(yīng)用,大電流型號(300-500A)通過主動均衡技術(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)定運行,已應(yīng)用于青藏高原光儲電站等極端環(huán)境項目。新能源汽車領(lǐng)域,BMS與整車控制系統(tǒng)深度集成,通過多階卡爾曼濾波算法將SOC(電量)估算誤差壓縮至±3%,并聯(lián)動云端實現(xiàn)電池狀態(tài)遠(yuǎn)程診斷,比亞迪刀片電池、寧德時代麒麟電池等產(chǎn)品均搭載第四代智能BMS,支持10ms級短路保護(hù)響應(yīng),推動電動汽車?yán)m(xù)航提升8%-15%。未來,隨著鈉離子電池、固態(tài)電池等新型儲能技術(shù)商用,BMS將向高精度(電壓檢測±1mV)、高擴(kuò)展(兼容多電化學(xué)體系)方向演進(jìn),同時融合AI預(yù)測性維護(hù)功能,進(jìn)一步拓展至船舶動力、航空航天等高價值場景。BMS鋰電池保護(hù)板涉及4種芯片,即電池充電、電池電量計、電池監(jiān)視芯片、電池保護(hù)芯片。電動三輪車BMS管理
鋰電池保護(hù)板分為硬件板與軟件板所謂硬件板,就是保護(hù)板上沒有可以進(jìn)行編程的芯片,只是按照特定的線路進(jìn)行連接,保護(hù)板的參數(shù)是固定的。這一類保護(hù)板一般成本較低,功能簡單,很難實現(xiàn)邏輯上的特殊控制要求。而軟件板則是在硬件板的基礎(chǔ)上,加了可以編程的芯片,因此這類保護(hù)板除了實現(xiàn)基本功能以外,還能實現(xiàn)很多特殊的功能。保護(hù)板為了現(xiàn)實保護(hù)電池的功能,必須要能夠主動切斷電池主回路。因此,在電池包內(nèi)部,電池的主回路是要經(jīng)過保護(hù)板的。為了對充電和放電都能進(jìn)行控制,保護(hù)板必須具有兩個開關(guān),分別控制充電和放電回路。在同口保護(hù)板中,這兩個開關(guān)串在一條線上,接到電池包外部,充電和放電都經(jīng)過此線。而在分口保護(hù)板中,電池分出兩根線,分別接充電開關(guān)和放電開關(guān),再接到電池外部。怎樣BMS費用是多少BMS的軟件部分主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和決策制定。
在均衡策略方面,有基于電壓的均衡策略,該策略以電池單體的電壓作為均衡判斷依據(jù),當(dāng)電池組中單體電池電壓差異超過設(shè)定閾值時,啟動均衡電路進(jìn)行均衡,實現(xiàn)相對簡便,但未直接考量電池的 SOC 情況,可能出現(xiàn)電壓均衡而 SOC 不均衡的現(xiàn)象; SOC 的均衡策略,則通過精確估算電池單體的 SOC,依據(jù) SOC 差異實施均衡。此策略能更精確反映電池實際荷電狀態(tài),實現(xiàn)真正的電量均衡,然而 SOC 估算的準(zhǔn)確性會對均衡效果產(chǎn)生影響,需要更為復(fù)雜的算法與硬件支持。還有混合均衡策略,它綜合結(jié)合電壓和 SOC 兩種參數(shù)進(jìn)行均衡判斷,多方位考慮了電池的電壓和實際荷電狀態(tài),能更完善地實現(xiàn)電池組的均衡管理,提升均衡的準(zhǔn)確性與有效性,只是算法較為復(fù)雜,對 BMS 的計算能力和硬件性能要求頗高。
充電管理:根據(jù)電池的狀態(tài)(如 SOC、溫度等),精確控制充電器對電池組的充電過程。包括控制充電電流、電壓,實現(xiàn)恒流充電、恒壓充電等不同階段的轉(zhuǎn)換,確保電池能夠快速、安全地充滿電,同時避免過充對電池造成損害。放電管理:監(jiān)測電池組的放電狀態(tài),防止電池過度放電。當(dāng)電池的 SOC 降低到一定程度時,BMS 會發(fā)出報警信號,并采取相應(yīng)措施限制放電,以保護(hù)電池的性能和壽命。此外,BMS 還可以根據(jù)負(fù)載的需求,合理分配電池組的放電電流,確保電池組能夠穩(wěn)定地為負(fù)載提供電力。均衡管理:由于電池組中的各個單體電池在生產(chǎn)工藝、使用環(huán)境等方面存在差異,長時間使用后會出現(xiàn)電壓、容量等參數(shù)的不一致性,即電池不均衡。BMS 通過均衡電路對單體電池進(jìn)行均衡處理,使各個電池的電量保持一致,從而提高電池組的整體性能和壽命。BMS的安全保護(hù)功能包括過充保護(hù)、過放保護(hù)、短路保護(hù)、溫度保護(hù)等,確保電池組的安全運行。
在儲能系統(tǒng)中,儲能電池只與高壓儲能變流器交互,變流器從交流電網(wǎng)取電,給電池組充電,或者電池組給變流器供電,電能通過變流器轉(zhuǎn)換到交流電網(wǎng)。儲能系統(tǒng)的通信、電池管理系統(tǒng)主要與變流器和儲能電站調(diào)度系統(tǒng)有信息交互關(guān)系。另一方面,電池管理系統(tǒng)向變流器發(fā)送重要狀態(tài)信息,確定高壓電力交互狀況,另一方面,電池管理系統(tǒng)向儲能電站的調(diào)度系統(tǒng)PCS發(fā)送較詳盡的監(jiān)視信息。電動汽車BMS在高壓下與電動機(jī)和充電機(jī)有能量交換關(guān)系的通信方面,與充電機(jī)在充電過程中有信息交互,在所有應(yīng)用過程中與整車控制器有較詳細(xì)的信息交互。智慧動鋰家庭儲能BMS系統(tǒng)支持三元/鐵鋰電芯48V家儲平臺。共享換電柜BMS管理系統(tǒng)
當(dāng)電池的電壓低于設(shè)定的欠壓指示電壓時,保護(hù)板會自動斷電,從而避免發(fā)熱、膨脹等不安全現(xiàn)象發(fā)生。電動三輪車BMS管理
BMS系統(tǒng)硬件架構(gòu)與組:件硬件層主控單元(MCU):負(fù)責(zé)算法執(zhí)行,如TI的C2000系列、NXP S32K。模擬前端(AFE):高精度采集電芯電壓(如ADI LTC6813,支持18串監(jiān)測)。執(zhí)行單元:包含繼電器、熔斷器、MOSFET等,響應(yīng)保護(hù)指令。結(jié)構(gòu)設(shè)計線束布局:采用耐高溫硅膠線(-40℃~200℃),降低阻抗與EMI干擾。散熱設(shè)計:鋁制殼體結(jié)合導(dǎo)熱硅脂,熱傳導(dǎo)系數(shù)≥5W/m·K。電池組集成電芯成組:通過激光焊接或超聲波焊連接鎳片,內(nèi)阻≤0.5mΩ。模塊化設(shè)計:支持48V/72V低壓平臺或800V高壓快充架構(gòu),兼容方形/圓柱/軟包電芯。電動三輪車BMS管理