被動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)造更多的充電時間。整個系統(tǒng)的電量受限于容量較小的電池。在充電過程中,鋰電池通常設(shè)有一個上限保護(hù)電壓值,一旦某一串電池達(dá)到此值,鋰電池保護(hù)板便會切斷充電回路,停止充電。被動均衡的優(yōu)點(diǎn)是成本低廉且電路設(shè)計相對簡單,但其缺點(diǎn)在于只基于較低電池殘余量進(jìn)行均衡,無法提升殘量較少的電池容量,且均衡過程中釋放的熱量完全被浪費(fèi)了。BMS電池保護(hù)板可按照電芯材料來區(qū)分。BMS云平臺設(shè)計
BMS是BatteryManagementSystem首字母縮寫,電池管理系統(tǒng)。是配合監(jiān)控儲能電池狀態(tài)的裝置,主要就是為了智能化管理及維護(hù)各個電池單元,防止電池出現(xiàn)過充電和過放電,延長電池的使用壽命,監(jiān)控電池的狀態(tài)。一般BMS表現(xiàn)為一塊電路板,即BMS保護(hù)板,或者一個硬件盒子。BMS保護(hù)板或者BMS保護(hù)盒子通過采樣線、鎳片等與電芯組成的pack連接,通過對系統(tǒng)狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控,達(dá)到管理電池組的目的。BMS由電池組、線束、結(jié)構(gòu)件、BMS保護(hù)板等組件組成,其中電池組是由一系列單體電芯組合而來,通常單體電芯電壓、容量都較低,如果想得到更高電壓平臺和更大容量的電池包,就需要多個電芯組合。高科技BMS效果BMS的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化也是一個重要的發(fā)展方向。
入局BMS制造的廠商分為幾類:一類是動力電池BMS中具主導(dǎo)能力的終端用戶-車廠,事實(shí)上國外BMS制造實(shí)力較強(qiáng)的也就是車廠,如通用、特斯拉等;國內(nèi)有比亞迪、華霆動力等。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)。目前看來儲能電池的終端用戶沒有加入BMS研發(fā)與制造的需求與具體行動,可以認(rèn)為儲能電池BMS行業(yè)缺乏一個占據(jù)了重要優(yōu)勢的參與者,給電池廠以及專注做儲能BMS的廠商留下了巨大的發(fā)展空間。儲能市場一旦確立,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。在未來專業(yè)電動汽車的BMS生產(chǎn)廠商也極有可能成為大規(guī)模儲能項(xiàng)目使用的BMS供應(yīng)商的重要組成部分。
從實(shí)現(xiàn)方式來看,主要分為被動均衡與主動均衡。被動均衡,即耗能式均衡,一般利用電阻等耗能元件來消耗電壓較高電池的多余電量,以此促使電池組中各單體電池電壓趨于均衡。這種方式結(jié)構(gòu)簡易、成本較低,然而會產(chǎn)生熱量,導(dǎo)致能量浪費(fèi),且均衡效率相對不高,比較適用于對成本較為敏感、電池組容量較小以及充電頻率不高的應(yīng)用場景,例如一些小型鋰電池設(shè)備。主動均衡,也叫非耗能式均衡,它借助電感、電容、變壓器等儲能元件,把電量從電壓高的電池轉(zhuǎn)移到電壓低的電池,實(shí)現(xiàn)電池間的能量轉(zhuǎn)移與均衡。主動均衡方式能夠優(yōu)異減少能量損耗,均衡速度快、效率高,適用于大容量、高倍率充放電的電池組,像電動汽車、儲能系統(tǒng)等對電池性能和安全性要求嚴(yán)苛的領(lǐng)域,不過其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本也相對較高。BMS故障可能導(dǎo)致電池組性能下降,縮短電池壽命,甚至引發(fā)安全故障。
BMS鋰電池保護(hù)板(電池管理系統(tǒng))是現(xiàn)代鋰電池組中至關(guān)重要的智能控制中心,其本質(zhì)是通過實(shí)時監(jiān)測、動態(tài)調(diào)控與多重保護(hù)機(jī)制,確保電池在安全范圍內(nèi)高效運(yùn)行。鋰電池雖然具備高能量密度和長循環(huán)壽命的優(yōu)勢,但其化學(xué)特性對過充、過放、溫度異常等工況極為敏感,稍有不慎便可能引發(fā)容量衰減、熱失控甚至危險風(fēng)險。BMS保護(hù)板的中心功能即在于解決這些問題:它通過高精度電壓采集模塊持續(xù)追蹤每一節(jié)電芯的電壓狀態(tài),當(dāng)檢測到某節(jié)電芯電壓超過上限時,立即切斷充電回路以防止過充導(dǎo)致的鋰枝晶生長;反之,若電壓低于下限,則斷開負(fù)載避免電極結(jié)構(gòu)因過度放電而長久損壞。此外,BMS還集成溫度傳感器,當(dāng)環(huán)境或電芯溫度超出安全范圍(通常-20°C至60°C)時,系統(tǒng)將暫停工作并啟動散熱或加熱機(jī)制。為確保電池組內(nèi)各單體的一致性,BMS通過被動均衡(電阻耗能)或主動均衡技術(shù)平衡電芯間的電荷差異,這一過程優(yōu)異提升了電池組的整體壽命與可用容量隨著新能源技術(shù)的普及,BMS正朝著高集成度、無線通信和智能化預(yù)測維護(hù)的方向發(fā)展,成為電動汽車、儲能電站及便攜設(shè)備等領(lǐng)域不可或缺的安全衛(wèi)士。BMS的未來發(fā)展趨勢如何?充電柜BMS芯片
BMS系統(tǒng)保護(hù)板能夠有效延長電池的使用壽命。BMS云平臺設(shè)計
家用儲能系統(tǒng)HES通常由電池組,電池管理系統(tǒng)(BMS),儲能變流器(PCS)和能量管理系統(tǒng)(EMS)構(gòu)成,其中儲能電池和變流器是價值量較高的關(guān)鍵環(huán)節(jié),節(jié)省電費(fèi)是家庭用戶配置儲能的重要動力。太陽能光伏在白天發(fā)電,但家庭用戶的用電高峰在夜間,發(fā)電和用電時間不匹配,配置儲能可以幫助用戶將白天多發(fā)的電儲存起來,供夜間使用;另一方面,用戶一天中不同時間用電電價不同、存在峰谷價的情況下,儲能系統(tǒng)可以在低谷時段通過電網(wǎng)或自用光伏電池板充電,高峰時段放電供負(fù)載使用,從而避免在高峰時段從電網(wǎng)用電,有效節(jié)省電費(fèi)。BMS云平臺設(shè)計