充電管理芯片根據(jù)工作模式可分為開(kāi)關(guān)模式、線性模式和開(kāi)關(guān)電容模式。開(kāi)關(guān)模式效率高,適用于大電流應(yīng)用,且應(yīng)用較靈活,可根據(jù)需要設(shè)計(jì)為降壓、升壓或升降壓架構(gòu),常用的快充方案通常都是開(kāi)關(guān)模式。線性模式適用于小功率便攜電子產(chǎn)品,對(duì)充電電流、效率要求不高,通常不高于1A,但對(duì)體積、成本則有較高要求。開(kāi)關(guān)電容模式可以做到高達(dá)97%以上的轉(zhuǎn)化率,但由于架構(gòu)的原因,其輸出電壓與輸入電壓通常成一個(gè)固定的比例關(guān)系,實(shí)際應(yīng)用中通常會(huì)與開(kāi)關(guān)型充電管理芯片配合使用。作為新能源時(shí)代的中心術(shù)載體,電池管理系統(tǒng)(BMS)通過(guò)持續(xù)迭代與功能整合,已從單一保護(hù)模塊發(fā)展為集感知、預(yù)測(cè)于一體的智能管理平臺(tái)。本文以技術(shù)融合視角,系統(tǒng)闡述BMS的技術(shù)架構(gòu)、功能演進(jìn)及跨領(lǐng)域應(yīng)用,展現(xiàn)其從"被動(dòng)防護(hù)"到"主動(dòng)智控"的成長(zhǎng)路徑。 電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、消費(fèi)電子(手機(jī)/筆記本)、無(wú)人機(jī)、工業(yè)設(shè)備等。電單車(chē)BMS電池管理系統(tǒng)方案定制
不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)BMS的需求差異較大。在消費(fèi)電子領(lǐng)域(如智能手機(jī)),BMS高度集成化,芯片面積只幾平方毫米,側(cè)重基礎(chǔ)保護(hù)與充放電操作;而在新能源汽車(chē)中,BMS需管理數(shù)百節(jié)電芯,支持ISO26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)(ASIL-C/D等級(jí)),并與整車(chē)作用器(VCU)、電機(jī)作用器(MCU)實(shí)時(shí)通信,實(shí)現(xiàn)能量回收(制動(dòng)時(shí)回收功率可達(dá)100kW)與動(dòng)態(tài)功率限制(如低溫下限制放電電流防止析鋰)。儲(chǔ)能電站的BMS則面臨更大規(guī)模挑戰(zhàn):一個(gè)20英尺集裝箱式儲(chǔ)能系統(tǒng)可能包含上千節(jié)電芯,BMS需采用分層架構(gòu)——從控單元(Slave)管理單簇電池,主控單元(Master)協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng),同時(shí)支持Modbus/TCP或CAN總線與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)交互。技術(shù)難點(diǎn)集中在電芯一致性維護(hù)(容量差異需操作在1%以?xún)?nèi))與循環(huán)壽命優(yōu)化(目標(biāo)25年運(yùn)營(yíng)周期)。此外,熱失控防護(hù)是BMS設(shè)計(jì)的非常終挑戰(zhàn):當(dāng)某節(jié)電芯發(fā)生內(nèi)短路時(shí),BMS需在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)切斷故障區(qū)域,并觸發(fā)滅火裝置,同時(shí)通過(guò)多層隔熱材料(如氣凝膠)阻斷熱擴(kuò)散鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 如何BMS電池管理系統(tǒng)價(jià)格BMS與能源互聯(lián)網(wǎng)的融合?
主動(dòng)均衡技術(shù)的痛點(diǎn):設(shè)備采購(gòu)成本較高當(dāng)前新能源板塊發(fā)展突飛猛進(jìn),每個(gè)從業(yè)單位參與的項(xiàng)目單量和項(xiàng)目數(shù)量越來(lái)越多,很多項(xiàng)目前期的方案搭建以及交付投運(yùn),較大權(quán)重地考慮成本,在剛好滿足下級(jí)用戶當(dāng)前技術(shù)需求的前提下,以盡可能便宜的原則選擇均衡產(chǎn)品。導(dǎo)致很多項(xiàng)目選型環(huán)節(jié),下級(jí)用戶認(rèn)可主動(dòng)均衡的產(chǎn)品和技術(shù),也了解全生命周期主動(dòng)均衡經(jīng)濟(jì)性的更加合理性,但考慮當(dāng)前量級(jí)的項(xiàng)目因?yàn)檫x擇采購(gòu)主動(dòng)均衡BMS要多花¥,往往很可能還是選擇當(dāng)前就滿足下級(jí)用戶的被動(dòng)均衡產(chǎn)品。主動(dòng)均衡相對(duì)增加了危險(xiǎn)點(diǎn)基于不同廠家主動(dòng)均衡技術(shù)的差異性,主動(dòng)均衡在BMS內(nèi)部增加了分離式或集成式的均衡電路,其中包括均衡充放電模塊裝置、均衡電源驅(qū)動(dòng)裝置、均衡操作狀態(tài)等,這些從硬件增加的角度增加了可能失效的風(fēng)險(xiǎn)。部分BMS企業(yè)過(guò)于追求3A、5A甚至更高的大電流均衡,于均衡技術(shù)本身沒(méi)有什么技術(shù)難點(diǎn),但對(duì)系統(tǒng)既有的協(xié)配件的選型匹配存在挑戰(zhàn)。行業(yè)PACK包內(nèi)采集線束的線徑可能只有、CCS方案銅膜的載流能力、PACK內(nèi)的發(fā)熱及散熱、相對(duì)熱的環(huán)境下電池的壽命等都可能是關(guān)聯(lián)影響因素。
充電管理:根據(jù)電池的狀態(tài)(如SOC、溫度等),精確操控充電器對(duì)電池組的充電過(guò)程。包括操控充電電流、電壓,實(shí)現(xiàn)恒流充電、恒壓充電等不同階段的轉(zhuǎn)換,確保電池能夠迅速、安全地充滿電,同時(shí)避免過(guò)充對(duì)電池造成損害。放電管理:監(jiān)測(cè)電池組的放電狀態(tài),防止電池過(guò)度放電。當(dāng)電池的SOC降低到一定程度時(shí),BMS會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào),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(gè)單體電池在生產(chǎn)工藝、使用環(huán)境等方面存在差異,長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)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(guò)均衡電路對(duì)單體電池進(jìn)行均衡處理,使各個(gè)電池的電量保持一致,從而提高電池組的整體性能和壽命。 未來(lái)BMS的發(fā)展趨勢(shì)如何?
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(gè)BMS硬件采集,適用于電芯少的場(chǎng)景。集中式BMS具有成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高的優(yōu)勢(shì),一般常見(jiàn)于容量低、總壓低、電池系統(tǒng)體積小的場(chǎng)景中,如電動(dòng)工具、機(jī)器人(搬運(yùn)機(jī)器人、助力機(jī)器人)、IOT智能家居(掃地機(jī)器人、電動(dòng)吸塵器)、電動(dòng)叉車(chē)、電動(dòng)低速車(chē)(電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托、電動(dòng)觀光車(chē)、電動(dòng)巡邏車(chē)、電動(dòng)高爾夫球車(chē)等)、輕混合動(dòng)力汽車(chē)。目前行業(yè)內(nèi)分布式BMS的各種術(shù)語(yǔ)五花八門(mén),不同的公司,不同的叫法。動(dòng)力電池BMS大多是主從兩層架構(gòu)。儲(chǔ)能BMS則因?yàn)殡姵亟M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(lái)的BMS將擁有更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和更高的集成度,能夠與車(chē)輛控制器、充電樁等外部設(shè)備進(jìn)行更緊密的協(xié)同工作,為推動(dòng)鋰電池在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的安全保護(hù)。 主要功能包括電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)(電壓/溫度/電流)、充放電控制、均衡管理、故障保護(hù)和通信交互。硬件BMS電池管理系統(tǒng)工廠
有關(guān)BMS的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)?電單車(chē)BMS電池管理系統(tǒng)方案定制
鋰電池的存放過(guò)程中存在一定的危險(xiǎn),需要我們重視并采取及時(shí)的安全管理措施。首先,鋰電池的化學(xué)性質(zhì)決定了它在受到外部損傷或過(guò)度充電時(shí)可能發(fā)生起爆。因此,存放鋰電池的環(huán)境應(yīng)該保持通風(fēng)良好,遠(yuǎn)離火源和高溫場(chǎng)所,避免在潮濕環(huán)境中存放。其次,對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間不使用的電池,應(yīng)該采取適當(dāng)措施進(jìn)行儲(chǔ)存,例如保持適當(dāng)?shù)碾姾蔂顟B(tài),并定期檢查電池的狀態(tài)。在鋰電池的充電過(guò)程中也存在一定的危險(xiǎn)。使用不合格的充電設(shè)備或混用充電器可能導(dǎo)致電池過(guò)熱或充電不均衡,增加了電池發(fā)生危險(xiǎn)的可能性。因此,建議使用原廠配套的充電設(shè)備,并遵循廠家的充電建議,避免過(guò)度充電或過(guò)度放電。除了個(gè)體用戶應(yīng)該注意安全管理外,對(duì)于大規(guī)模使用鋰電池的場(chǎng)所,例如儲(chǔ)能系統(tǒng)或電動(dòng)車(chē)充電站,更需要建立完善的安全管理制度。這包括定期檢查設(shè)備狀態(tài),配備專(zhuān)門(mén)人員進(jìn)行監(jiān)管和維護(hù),制定應(yīng)急預(yù)案并進(jìn)行安全演練,以及提供必要的消防設(shè)備和應(yīng)急救援措施??偟膩?lái)說(shuō),鋰電池作為一種高能量密度的電源,在我們生活中發(fā)揮著重要的作用,但其安全也需要我們高度重視。通過(guò)合理的存放、充電和管理措施,我們可以較大程度地減少鋰電池存放過(guò)程中可能發(fā)生的安全問(wèn)題,確保使用過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性。 電單車(chē)BMS電池管理系統(tǒng)方案定制