BMS是鋰離子電池組的控制中心,電芯(組)進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控、指揮及協(xié)調(diào)。從構(gòu)成上看,電池管理系統(tǒng)包括電池管理芯片(BMIC)、模擬前端(AFE)、嵌入式微處理器,以及嵌入式軟件等部分。BMS根據(jù)實(shí)時(shí)采集的電芯狀態(tài)數(shù)據(jù),通過特定算法來實(shí)現(xiàn)電池組的電壓保護(hù)、溫度保護(hù)、短路保護(hù)、過流保護(hù)、絕緣保護(hù)等功能,并實(shí)現(xiàn)電芯間的電壓平衡管理和對外數(shù)據(jù)通訊。電池管理芯片是電源管理芯片的重要細(xì)分領(lǐng)域,包括充電管理芯片、電池計(jì)量芯片和電池安全芯片。充電管理芯片可將外部電源轉(zhuǎn)換為適合電芯的充電電壓和電流,并在充電過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測電芯的充電狀態(tài),調(diào)整控制充電電壓、電流,確保對電芯進(jìn)行安全、高效的充電。根據(jù)鋰電池的特性,充電管理芯片自動(dòng)進(jìn)行預(yù)充、恒流充電、恒壓充電,有效控制充電各個(gè)階段的充電狀態(tài)。向高集成化、智能化發(fā)展,引入 AI 優(yōu)化算法,同時(shí)降低成本,通過國產(chǎn)化芯片和簡化電路,適配更多應(yīng)用。貿(mào)易鋰電池保護(hù)板工作原理
兩輪電動(dòng)車BMS行業(yè)內(nèi)成為兩輪電動(dòng)車電池保護(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(shí)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(shí)現(xiàn)基本功能以外,還能實(shí)現(xiàn)很多特殊的功能。鋰電池保護(hù)板是保障鋰電池安全運(yùn)行、延長使用壽命的關(guān)鍵電子組件,主要由控制芯片、MOS 管、電阻、電容等電子元件構(gòu)成,其中心功能是對鋰電池的充放電過程進(jìn)行精細(xì)監(jiān)控和保護(hù)。江蘇電動(dòng)三輪車鋰電池保護(hù)板鋰電池保護(hù)板通過實(shí)時(shí)監(jiān)測電池狀態(tài)并提供多重保護(hù)功能,確保電池在充放電過程中的安全性和可靠性。
鋰電池保護(hù)板的被動(dòng)均衡技術(shù)顧名思義,被動(dòng)均衡就是將單體電池中容量稍多的個(gè)體消耗掉,實(shí)現(xiàn)整體的均衡。被動(dòng)均衡又稱為能量耗散式均衡,工作原理是在每節(jié)電芯上并聯(lián)一個(gè)電阻,當(dāng)某個(gè)電芯提前充滿,而又需要繼續(xù)給其他電芯充電時(shí),通過電阻對電壓高的電芯以熱量形式釋放電量,為其他電芯爭取更多充電時(shí)間。由于被動(dòng)均衡結(jié)構(gòu)更為簡單,所以使用比較廣。但是被動(dòng)均衡也有明顯的缺點(diǎn),由于結(jié)構(gòu)簡單制作成本低,采用電阻耗能產(chǎn)生熱量,從而會使整個(gè)系統(tǒng)的效率降低。并且均衡時(shí)間短,效果不佳,一般均衡時(shí)間都在充電周期末期。此外,只能對高電壓電池進(jìn)行放電,無法對劣質(zhì)電池進(jìn)行改進(jìn)。在適用場景上,被動(dòng)均衡更適合于小容量、低串?dāng)?shù)的鋰電池組應(yīng)用,可以釋放每顆電芯的儲能能力,實(shí)現(xiàn)電量的及時(shí)利用。
儲能BMS主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡的區(qū)別主要有能量的方式、啟動(dòng)均衡條件、均衡電流、成本等。具體區(qū)別如下:能量的方式:主動(dòng)均衡-主動(dòng)采用儲能器件,將荷載較多能量的電芯部分能量轉(zhuǎn)移到能量較少的電芯上,是能量的轉(zhuǎn)移。被動(dòng)均衡運(yùn)用電阻,將高荷電電量電芯的能量消耗掉,減少不同電芯之間差距,是能量的消耗。啟動(dòng)均衡條件:只要壓差大于設(shè)定值便開始啟動(dòng)主動(dòng)均衡,均衡時(shí)間一般是24小時(shí)都在工作。在電池快接近充滿的電壓下才啟動(dòng)被動(dòng)放電均衡,均衡時(shí)間一般就幾個(gè)小時(shí)。均衡電流:主動(dòng)均衡電流可達(dá)1-10A,充放電過程均可實(shí)現(xiàn),均衡效果明顯。被動(dòng)均衡電流35mA-200mA不等,均衡電流越大,發(fā)熱越嚴(yán)重。成本:主動(dòng)均衡電路復(fù)雜,故障率高,成本高。被動(dòng)均衡軟硬件實(shí)現(xiàn)簡單,成本低。隨著電芯制造工藝不斷提升,電芯間的一致性越來越高。出于電路結(jié)構(gòu)和成本考慮,被動(dòng)均衡的策略目前仍然是市場的主流選擇。 鋰電池化學(xué)性質(zhì)活潑,過流或短路可能引發(fā)高溫危險(xiǎn)。保護(hù)板通過實(shí)時(shí)監(jiān)測電壓,主動(dòng)切斷回路,保障電池壽命。
工業(yè)設(shè)備應(yīng)用(如AGV機(jī)器人、醫(yī)療設(shè)備)則對鋰電池保護(hù)板的可靠性與環(huán)境適應(yīng)性提出更高要求。工業(yè)級BMS選用耐壓100V以上的MOSFET和鉭電容,在-40℃~85℃寬溫域內(nèi)穩(wěn)定工作,PCBA板噴涂三防漆以抵御粉塵、濕氣侵蝕。醫(yī)療設(shè)備電池需符合IEC 60601標(biāo)準(zhǔn),保護(hù)板漏電流嚴(yán)格控制在10μA以下,并通過隔離電路杜絕患者觸電風(fēng)險(xiǎn)。礦用設(shè)備更結(jié)合防爆外殼與保護(hù)板聯(lián)動(dòng)機(jī)制,在檢測到短路時(shí)優(yōu)先切斷外部負(fù)載而非電池內(nèi)部回路,避免電火花引發(fā)瓦斯危險(xiǎn)。這類場景中,BMS上電自檢功能成為標(biāo)配,可自動(dòng)診斷MOS管通斷狀態(tài),預(yù)防隱性故障。自耗電指保護(hù)板在無充放電操作時(shí)消耗的電量。自耗電過大,電量會在閑置時(shí)不必要損耗,縮短電池續(xù)航和壽命。新時(shí)代鋰電池保護(hù)板管理系統(tǒng)報(bào)價(jià)
BMS 未來發(fā)展趨勢如何?貿(mào)易鋰電池保護(hù)板工作原理
造成鋰電池活性物質(zhì)不可逆消耗的主要因素有:1)正極材料的溶解:正極材料的溶解造成正極活性物質(zhì)減少,溶解的正極材料游離到負(fù)極時(shí)會造成負(fù)極界面膜的不穩(wěn)定,被破壞的界面膜再形成時(shí)會消耗鋰離子,造成鋰離子的減少。2)正極材料的相變化:鋰離子在電極間正常脫嵌時(shí),總會伴隨著宿主結(jié)構(gòu)摩爾體積的變化,結(jié)構(gòu)不可逆轉(zhuǎn)變,影響顆粒與電極間的電化學(xué)接觸,造成容量衰減。3)電解液的分解:在鋰離子電池充電過程中,電解液對含碳電極具有不穩(wěn)定性,會發(fā)生還原反應(yīng)。電解液還原消耗了電解質(zhì)及其溶劑,對電池容量及循環(huán)壽命產(chǎn)生不良影響。4)過充電:電池在過充電時(shí),不僅會造成負(fù)極形成鋰沉淀、電解液氧化和正極氧的損失,消耗活性物質(zhì)導(dǎo)致容量不可逆損失,還會有安全危機(jī)。5)界面膜的形成:界面膜(SEI膜)的形成會消耗鋰離子,一般發(fā)生在起初的幾次充放電時(shí)。6)集流體的腐燭:鋰離子電池中的集流體材料常用鋁和銅,兩者的腐蝕會在表面形成膜,電池內(nèi)阻增大,放電效率下降,從而造成電池壽命衰減。智慧動(dòng)鋰電子是一家集鋰電池安全管理硬件、軟件及BMS系統(tǒng)方案于一體的綜合服務(wù)商。 貿(mào)易鋰電池保護(hù)板工作原理