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(guò)設(shè)定閾值時(shí),啟動(dòng)均衡電路進(jìn)行均衡,實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)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(guò)精確估算電池單體的 SOC,依據(jù) SOC 差異實(shí)施均衡。此策略能更精確反映電池實(shí)際荷電狀態(tài),實(shí)現(xiàn)真正的電量均衡,然而 SOC 估算的準(zhǔn)確性會(huì)對(duì)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(shí)際荷電狀態(tài),能更完善地實(shí)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(duì) BMS 的計(jì)算能力和硬件性能要求頗高。BMS的故障診斷功能是如何實(shí)現(xiàn)的?平衡車(chē)BMS保護(hù)IC
電壓監(jiān)測(cè):精確測(cè)量電池組中每個(gè)單體電池的電壓,以及電池組的總電壓。通過(guò)對(duì)單體電池電壓的監(jiān)測(cè),可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池組中電壓異常的電池,如過(guò)充、過(guò)放或電壓不均衡等情況。電流監(jiān)測(cè):實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池組的充放電電流,以便準(zhǔn)確計(jì)算電池的充放電電量,進(jìn)而評(píng)估電池的剩余容量(SOC)。同時(shí),通過(guò)監(jiān)測(cè)電流還可以判斷電池組的工作狀態(tài),如是否存在過(guò)流、短路等故障。溫度監(jiān)測(cè):在電池組中布置多個(gè)溫度傳感器,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池組的溫度分布情況。由于電池的性能和安全性與溫度密切相關(guān),過(guò)高或過(guò)低的溫度都會(huì)影響電池的壽命和充放電效率,甚至可能引發(fā)安全事故,因此溫度監(jiān)測(cè)對(duì)于保證電池組的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。新能源BMS保護(hù)板BMS鋰電池保護(hù)板可以按照串?dāng)?shù)和持續(xù)放電電流大小來(lái)區(qū)分。
鋰電池保護(hù)板設(shè)計(jì)中需要考慮的因素較多,如電壓平臺(tái)問(wèn)題,鋰動(dòng)力電池包在使用中往往被要求很大的平臺(tái)電壓,所以設(shè)計(jì)鋰動(dòng)力電池包保護(hù)板時(shí)盡量使保護(hù)板不影響電芯的放電電壓,這樣對(duì)控制IC、采樣電阻等元件的要求就會(huì)很高,電流采樣電阻應(yīng)滿(mǎn)足高精密度,低溫度系數(shù),無(wú)感等要求。鋰電池保護(hù)板的電路,B+、B-分別是接電芯的正、負(fù)極;P+、P-分別是保護(hù)板輸出的正、負(fù)極;T為溫度電阻(NTC)端口。鋰電池保護(hù)板的主要功能有過(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)、溫度保護(hù)等。
分布式發(fā)電儲(chǔ)能:在太陽(yáng)能、風(fēng)能等分布式發(fā)電系統(tǒng)中,BMS 用于管理儲(chǔ)能電池,將多余的電能儲(chǔ)存起來(lái),在需要時(shí)釋放,平滑發(fā)電功率波動(dòng),提高能源供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性。如一些分布式光伏電站搭配的儲(chǔ)能系統(tǒng),通過(guò) BMS 實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池的有效管理,提升了整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的性能。電網(wǎng)儲(chǔ)能:在智能電網(wǎng)中,BMS 參與電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻、備用電源等功能。大規(guī)模的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò) BMS 精確控制電池的充放電,響應(yīng)電網(wǎng)的需求,提高電網(wǎng)的靈活性和穩(wěn)定性。集中式BMS將所有電芯統(tǒng)一用一個(gè)BMS硬件采集,適用于電芯少的場(chǎng)景。
電池保護(hù)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(hù)板自耗電的電流一般是ua級(jí)別。工作自耗電電流較大,主要為保護(hù)芯片、mos驅(qū)動(dòng)等消耗。保護(hù)板的自耗電太大會(huì)過(guò)多消耗電池電量,如果長(zhǎng)時(shí)間擱置的電池,保護(hù)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(hù)作用,但是對(duì)電池的性能是有影響的。保護(hù)板的主回路內(nèi)阻也是一個(gè)很重要的參數(shù),保護(hù)板的主回路內(nèi)阻主要來(lái)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(hù)板進(jìn)行充放電時(shí),特別是mos部分,會(huì)產(chǎn)生大量的熱,因此一般保護(hù)板的mos上都需要貼一大塊的鋁片用于導(dǎo)熱和散熱。除了這些基本功能外,為了使用不同的應(yīng)用場(chǎng)景個(gè)需求,保護(hù)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(hù)板,功能更是異常豐富,比如藍(lán)牙、wifi、GPS、串口、CAN等應(yīng)有盡有,再高階一點(diǎn),就成了電池管理系統(tǒng)了(BMS)。對(duì)于電池管理系統(tǒng)而言,除了均衡功能外,均衡策略的制定同樣非常重要。中穎電子BMS系統(tǒng)
在儲(chǔ)能系統(tǒng)中,BMS負(fù)責(zé)監(jiān)控電池的狀態(tài),確保電池的安全運(yùn)行,并與儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)通信,實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的管理。平衡車(chē)BMS保護(hù)IC
電動(dòng)汽車(chē):BMS的主戰(zhàn)場(chǎng)電動(dòng)汽車(chē)的BMS需應(yīng)對(duì)高能量密度、快充與大倍率放電的極限工況。以特斯拉Model 3為例,其BMS采用分布式架構(gòu),每16節(jié)電芯配置一個(gè)AFE模塊,通過(guò)菊花鏈通信降低布線(xiàn)復(fù)雜度,SOC估算精度達(dá)2%。創(chuàng)新技術(shù)包括:無(wú)線(xiàn)BMS(如通用Ultium平臺(tái)):取消傳統(tǒng)線(xiàn)束,通過(guò)2.4GHz無(wú)線(xiàn)通信降低故障率與重量;電芯級(jí)管理:寧德時(shí)代CTP技術(shù)中,BMS直接監(jiān)控每個(gè)大尺寸電芯(如LFP刀片電池)的膨脹與應(yīng)力變化;充電優(yōu)化:800V高壓平臺(tái)下,BMS動(dòng)態(tài)調(diào)整充電曲線(xiàn),結(jié)合電解液添加劑配方將快充時(shí)間縮短至15分鐘(如保時(shí)捷Taycan)。儲(chǔ)能系統(tǒng):長(zhǎng)壽命與高可靠性需求電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能BMS需滿(mǎn)足10年以上循環(huán)壽命與99.9%可用性要求。關(guān)鍵技術(shù)突破包括:層級(jí)化架構(gòu):電池簇→機(jī)架→集裝箱三級(jí)管理,每層級(jí)BMS單獨(dú)運(yùn)行并冗余備份;AI預(yù)測(cè)維護(hù):華為L(zhǎng)UNA2000儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)分析歷史數(shù)據(jù),提前14天預(yù)警容量衰減異常;混合均衡策略:陽(yáng)光電源PowerTitan方案在放電階段使用主動(dòng)均衡,充電階段切換為被動(dòng)均衡,綜合效率提升至78%。平衡車(chē)BMS保護(hù)IC