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?;赟OC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)確性與速度,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的中心組成模塊有哪些?水性BMS定制
測(cè)量電池容量的理想方法是庫(kù)侖計(jì)數(shù)法,即通過(guò)測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)流入和流出的電流,進(jìn)而得到流入或者流出電量。SOC=總?cè)萘?(放電電流-充電電流)*時(shí)間根據(jù)電池測(cè)量系統(tǒng)的不同,有多種測(cè)量放電或充電電流的方法。電流分流器:分流器是一個(gè)低歐姆電阻器,用于測(cè)量電流。整個(gè)電流流經(jīng)分流器并產(chǎn)生電壓降,然后進(jìn)行測(cè)量。這種方法會(huì)在電阻器上產(chǎn)生輕微的功率損耗。霍爾效應(yīng)傳感器:這種傳感器通過(guò)磁場(chǎng)變化測(cè)量電流。它解決了電流分流器典型的功率損耗問(wèn)題,但成本較高,且無(wú)法承受大電流。巨磁電阻(GMR)傳感器:這種傳感器用作磁場(chǎng)檢測(cè)器,比霍爾效應(yīng)傳感器更靈敏(也更昂貴)。它們的精確度很高。庫(kù)侖測(cè)量涉及的計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜,主要由微控制器完成。庫(kù)侖計(jì)數(shù)法是一種安培小時(shí)積分法,可量化一段時(shí)間內(nèi)的電量,提供動(dòng)態(tài)、連續(xù)的狀態(tài)更新。開(kāi)路電壓(OCV)通過(guò)計(jì)算電壓與電量之間的直接關(guān)系,評(píng)估剩余電量。不過(guò),庫(kù)侖計(jì)數(shù)法會(huì)因傳感器漂移或電池性能變化而隨時(shí)間累積誤差,而開(kāi)路電壓則也可能受到溫度波動(dòng)和電池老化的影響。 機(jī)器人BMS電池管理系統(tǒng)平臺(tái)BMS兩輪電動(dòng)車鋰電池保護(hù)板行業(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。
SOC的重要性是防止電池?fù)p壞:通過(guò)將SOC保持在20%至80%之間,電動(dòng)汽車BMS可防止電池過(guò)度磨損,延長(zhǎng)SOH、容量和運(yùn)行壽命。BMS還依靠準(zhǔn)確的SOC讀數(shù)來(lái)降低電池單元因完全充電和深度放電而受損的危險(xiǎn)。性能優(yōu)化:電動(dòng)汽車電池在特定的SOC范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)可實(shí)現(xiàn)較好性能。盡管根據(jù)電池化學(xué)成分和設(shè)計(jì)的不同,這些范圍也會(huì)有所不同,但大多數(shù)電動(dòng)汽車電池都能在20%至80%SOC范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電力傳輸和強(qiáng)勁的加速性能。估算行駛里程:SOC直接影響電動(dòng)汽車的行駛里程,這對(duì)安全的行程規(guī)劃至關(guān)重要。優(yōu)化能效:精確的SOC測(cè)量可較大限度地減少能源浪費(fèi),同時(shí)較大限度地利用再生制動(dòng)延長(zhǎng)行駛里程。確保充電安全:BMS利用SOC讀數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)汽車電池的充電速率,采用涓流充電和受控充電等技術(shù)來(lái)保護(hù)電池壽命。
高精度傳感技術(shù):升級(jí)除傳統(tǒng)的電壓、電流和溫度傳感器外,壓力傳感器、聲波傳感器、紅外傳感器等高精度傳感器會(huì)更多地應(yīng)用于BMS。多傳感器融合技術(shù)將使BMS能夠更多角度、精確地監(jiān)控電池狀態(tài),提前發(fā)現(xiàn)潛在危險(xiǎn)。主動(dòng)均衡技術(shù)發(fā)展:被動(dòng)均衡技術(shù)因其均衡效果較差逐漸難以滿足需求,隨著技術(shù)進(jìn)步和成本降低,主動(dòng)均衡技術(shù)將成為主流,更好地解決電池組中各單體電池的容量、電壓差異問(wèn)題,延長(zhǎng)電池使用壽命。集成化與模塊化設(shè)計(jì):未來(lái)的BMS將朝著高度集成化發(fā)展,把更多的功能集成到一個(gè)芯片或模塊中,提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性,同時(shí)降低成本、減小體積。模塊化設(shè)計(jì)則使BMS能靈活適應(yīng)不同類型和規(guī)模的電池系統(tǒng),方便進(jìn)行模塊替換和擴(kuò)展。強(qiáng)化安全冗余設(shè)計(jì):一方面,在硬件上增加更多的冗余單元,確保某個(gè)部分出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。另一方面,加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù),通過(guò)加密通信、身份驗(yàn)證和入侵檢測(cè)等手段,防范潛在的網(wǎng)絡(luò)攻擊。推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化與互操作性:目前市場(chǎng)上電池與BMS的類型和廠商眾多,缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程將加快,以實(shí)現(xiàn)不同廠商設(shè)備的互操作性,降低系統(tǒng)集成難度和成本,促進(jìn)電池技術(shù)的推廣應(yīng)用。多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用:除了在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深化。 智能化(AI算法預(yù)測(cè))、高集成度(芯片化)、低功耗、適配快充技術(shù)。
當(dāng)前主流架構(gòu)已轉(zhuǎn)向模塊化分布式設(shè)計(jì)(如主從式架構(gòu)),通過(guò)分層管理實(shí)現(xiàn)更高精度數(shù)據(jù)采集(電壓測(cè)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(jí)。智能算法的應(yīng)用也使得BMS的性能得到了進(jìn)一步提升,基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)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(shí)現(xiàn)壽命預(yù)測(cè)與故障自診斷;華為2023年推出的云端BMS方案,通過(guò)大數(shù)據(jù)訓(xùn)練使SOH(良好狀態(tài))預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度提升至95%。市場(chǎng)格局:BMS產(chǎn)業(yè)在新能源汽車、儲(chǔ)能及消費(fèi)電子等領(lǐng)域的需求驅(qū)動(dòng)下,已形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。2023年BMS市場(chǎng)規(guī)模約,同比增長(zhǎng),2024年預(yù)計(jì)達(dá)312億元;2025年全球BMS市場(chǎng)規(guī)模將突破250億美元,我國(guó)占比45%,成為全球大型單一市場(chǎng)。新能源汽車是主要驅(qū)動(dòng)力,2024年合肥新能源汽車產(chǎn)量預(yù)計(jì)突破130萬(wàn)輛(同比增長(zhǎng)81%),直接拉動(dòng)BMS需求。儲(chǔ)能領(lǐng)域增速更快,2025年我國(guó)儲(chǔ)能BMS市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)178億元,年復(fù)合增長(zhǎng)率47%。長(zhǎng)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(guó)產(chǎn)化率突破50%,但MCU、AFE芯片仍依賴進(jìn)口。 BMS的“主動(dòng)均衡”是什么?家庭儲(chǔ)能BMS保護(hù)方案
BMS通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的電壓、電流、溫度等參數(shù),確保電池在安全范圍內(nèi)工作。水性BMS定制
BMS(電池管理系統(tǒng))的發(fā)展經(jīng)歷了從基礎(chǔ)監(jiān)控到智能化、集成化的重要變革。早期,BMS主要聚焦于電池的電壓、電流和溫度監(jiān)控,以防止過(guò)充、過(guò)放和過(guò)熱,功能相對(duì)單一。隨著新能源產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,BMS技術(shù)迎來(lái)了重大突破,開(kāi)始引入狀態(tài)估計(jì)(如SOC、SOH)、均衡管理和熱管理等功能,提升了電池系統(tǒng)的效率和安全性。近年來(lái),BMS技術(shù)進(jìn)一步向智能化、無(wú)線化邁進(jìn)。AI算法的融入使得BMS能夠基于機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化SOC/SOH預(yù)測(cè),減少故障;無(wú)線BMS技術(shù)的出現(xiàn)則解決了傳統(tǒng)布線,減少了電池包體積和重量,提升了續(xù)航和維修性。此外,BMS還與云端技術(shù)結(jié)合,通過(guò)大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)和預(yù)測(cè)性維護(hù)。展望未來(lái),BMS將繼續(xù)向高精度、高集成度和標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展,為新能源產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供關(guān)鍵支撐。 水性BMS定制