BMS(BatteryManagementSystem,電池管理系統(tǒng))是現(xiàn)代電池技術(shù)中的重要組件,被譽為電池組的“智能大腦”。其中心功能涵蓋電池狀態(tài)監(jiān)測、充放電操作、熱管理、均衡管理及安全保護,通過實時采集電壓、電流、溫度等參數(shù),結(jié)合SOC(荷電狀態(tài))、SOH(良好狀態(tài))算法,精細(xì)評估電池剩余容量與老化程度,誤差在5%以內(nèi)。在電動汽車領(lǐng)域,BMS通過動態(tài)設(shè)定充放電截止閾值,避免過充、過放損傷電池,同時采用主動均衡技術(shù)調(diào)節(jié)單體電池電量差異,延長電池壽命。例如,特斯拉的多層架構(gòu)BMS可同步管理7000+節(jié)電芯,確保電池組的一致性與安全性。在儲能系統(tǒng)中,BMS的作用更為關(guān)鍵。它不僅需實現(xiàn)削峰填谷、V2G(車輛到電網(wǎng))雙向能量調(diào)度,還需應(yīng)對電網(wǎng)級儲能的復(fù)雜工況。例如,華為“能源大腦”和拓邦智能BMS已實現(xiàn)熱失控提早30分鐘預(yù)警,火災(zāi)危險降低80%。此外,BMS通過液冷系統(tǒng)與相變材料(PCM)結(jié)合,將儲能系統(tǒng)溫控效率提升50%,壽命延長至15年。 BMS如何實現(xiàn)多電芯管理?江蘇便攜式電源BMS
SOC的重要性是防止電池?fù)p壞:通過將SOC保持在20%至80%之間,電動汽車BMS可防止電池過度磨損,延長SOH、容量和運行壽命。BMS還依靠準(zhǔn)確的SOC讀數(shù)來降低電池單元因完全充電和深度放電而受損的危險。性能優(yōu)化:電動汽車電池在特定的SOC范圍內(nèi)運行時可實現(xiàn)較好性能。盡管根據(jù)電池化學(xué)成分和設(shè)計的不同,這些范圍也會有所不同,但大多數(shù)電動汽車電池都能在20%至80%SOC范圍內(nèi)實現(xiàn)電力傳輸和強勁的加速性能。估算行駛里程:SOC直接影響電動汽車的行駛里程,這對安全的行程規(guī)劃至關(guān)重要。優(yōu)化能效:精確的SOC測量可較大限度地減少能源浪費,同時較大限度地利用再生制動延長行駛里程。確保充電安全:BMS利用SOC讀數(shù)來調(diào)節(jié)電動汽車電池的充電速率,采用涓流充電和受控及時充電等技術(shù)來保護電池壽命。它還能在動態(tài)充電曲線的引導(dǎo)下,確保單個電池的均衡充電,從而優(yōu)化調(diào)整電流和電壓,保持電池安全并防止過度充電。平衡車BMS品牌BMS在電動汽車中的應(yīng)用?
BMS保護板分為分口與同口保護板。保護板為了實現(xiàn)保護電池的功能,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)過保護板的。為了對充電和放電都能進行操作,保護板必須具有兩個開關(guān),分別作用于充電和放電回路。在同口保護板中,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。之所以會出現(xiàn)同口和分口保護板,是為了降低成本:一般電動車鋰電池包的充電電流要比放電電流小,如果兩個開關(guān)串到一條線上,那么兩個開關(guān)就得照著大的買。而分口的話,充電電流小,就可以用一個更小的開關(guān)。這里說的開關(guān),其實就是MOSFET,是鋰電保護板的主要成本,而且國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)受限,重點部件需要進口。
當(dāng)前主流架構(gòu)已轉(zhuǎn)向模塊化分布式設(shè)計(如主從式架構(gòu)),通過分層管理實現(xiàn)更高精度數(shù)據(jù)采集(電壓測量精度達(dá)±2mV)和迅速響應(yīng)。特斯拉Model3采用“域控制器+子模塊”架構(gòu),單體電池監(jiān)控周期縮短至10ms級。智能算法的應(yīng)用也使得BMS的性能得到了進一步提升,基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)修正模型(如LSTM網(wǎng)絡(luò))將SOC估算誤差降至3%以內(nèi);數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建虛擬電池模型,實現(xiàn)壽命預(yù)測與故障自診斷;華為2023年推出的云端BMS方案,通過大數(shù)據(jù)訓(xùn)練使SOH(良好狀態(tài))預(yù)測準(zhǔn)確度提升至95%。市場格局:BMS產(chǎn)業(yè)在新能源汽車、儲能及消費電子等領(lǐng)域的需求驅(qū)動下,已形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。2023年BMS市場規(guī)模約,同比增長,2024年預(yù)計達(dá)312億元;2025年全球BMS市場規(guī)模將突破250億美元,我國占比45%,成為全球大型單一市場。新能源汽車是主要驅(qū)動力,2024年合肥新能源汽車產(chǎn)量預(yù)計突破130萬輛(同比增長81%),直接拉動BMS需求。儲能領(lǐng)域增速更快,2025年我國儲能BMS市場規(guī)模預(yù)計達(dá)178億元,年復(fù)合增長率47%。長三角(合肥、上海)和珠三角(深圳、東莞)形成BMS產(chǎn)業(yè)集群,占據(jù)70%以上產(chǎn)能。上游芯片、傳感器等元器件國產(chǎn)化率突破50%,但MCU、AFE芯片仍依賴進口。 根據(jù)應(yīng)用場景(電壓/電流需求)、精度要求、成本預(yù)算、通信協(xié)議兼容性綜合評估。
電池保護板的自身參數(shù),比如自耗電分為工作自耗電和靜態(tài)(睡眠)自耗電,保護板自耗電的電流一般是ua級別。工作自耗電電流較大,主要為保護芯片、mos驅(qū)動等消耗。保護板的自耗電太大會過多消耗電池電量,如果長時間擱置的電池,保護板自耗電可能導(dǎo)致電池虧電。自耗電和內(nèi)阻等,他們不起保護作用,但是對電池的性能是有影響的。保護板的主回路內(nèi)阻也是一個很重要的參數(shù),保護板的主回路內(nèi)阻主要來源于pcb板上鋪設(shè)阻值,mos的阻值(主要)和分流電阻的阻值。在保護板進行充放電時,特別是mos部分,會產(chǎn)生大量的熱,因此一般保護板的mos上都需要貼一大塊的鋁片用于導(dǎo)熱和散熱。除了這些基本功能以外,為了使用不同的應(yīng)用場景個需求,保護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,就成了電池管理系統(tǒng)了(BMS)。 BMS的主要應(yīng)用場景有哪些?工商業(yè)儲能BMS電池管理系統(tǒng)軟件設(shè)計
在選型BMS時需注意什么?江蘇便攜式電源BMS
BMS保護板的SOX算法估算方法。SOX包括SOC、SOE和SOP。SOC估計方法傳統(tǒng)方法:安時積分法、開路電壓法基于電池模型的方法:卡爾曼濾波法、粒子濾波算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。SOP算法:根據(jù)電池的SOC和溫度,查表確定持續(xù)充放電最大功率瞬時充放電最大功率。電芯的去極化速度,決定當(dāng)前最大功率使用的頻率。當(dāng)SEI膜表面的Li離子堆積速度大于負(fù)極的吸收速度時候,就會發(fā)生電壓下降,最大功率無法維持。因此,SOP的計算難點是峰值功率與持續(xù)功率如何過度?SOH算法:兩點法計算SOH根據(jù)OCV-SOC曲線確定兩個準(zhǔn)確的SOC值,并安時累積計算這兩個SOC之間的累積充入或放出電量,然后計算出電池的容量,從而得到SOH。算法有一定難度,需要大量的數(shù)據(jù)和模型,才能較準(zhǔn)確的估算。 江蘇便攜式電源BMS