電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem,簡稱BMS)作為電池組的“大腦”,在電動汽車、儲能系統(tǒng)、消費電子等領域發(fā)揮著關鍵作用,中心功能涵蓋實時監(jiān)控、安全保護、均衡管理及協(xié)同操作等多個方面。它通過傳感器實時采集單體電池電壓、總電壓、電流、溫度等參數(shù),精細估算電池的荷電狀態(tài)(SOC)和良好狀態(tài)(SOH),例如在電動汽車中可避免電量誤判導致的拋錨,并為電池老化維護提供依據(jù)。安全保護是其中心職責,當電池出現(xiàn)過充、過放、過流、短路或溫度異常時,會立即切斷回路以防危險,如低溫充電時限制電流避免鋰枝晶引發(fā)短路。由于制造差異,電池組內單體電池易失衡,BMS通過主動或被動均衡技術調整充放電狀態(tài),確保性能一致,其中主動均衡通過能量轉移效率更高。此外,BMS能與整車操控器、電機操作器等協(xié)同工作,優(yōu)化動力輸出,并通過通信協(xié)議上傳數(shù)據(jù)至云端或終端,方便用戶查看與廠商診斷。在儲能領域,它協(xié)調充放電與電網(wǎng)調度;在消費電子中維護續(xù)航與安全。隨著新能源產業(yè)發(fā)展,BMS正朝著高精度、低功耗、智能化方向演進,結合AI預測衰減趨勢,是維持電池系統(tǒng)安全運行的中心技術,直接影響電池可靠性與經濟性,是新能源產業(yè)鏈不可或缺的關鍵環(huán)節(jié)。 BMS系統(tǒng)保護板的優(yōu)勢包括提高電池壽命:通過實時監(jiān)測和保護電池,避免電池過充、過放等問題。智能BMS云平臺設計
鋰電池(可充型)之所以需要保護,是由它本身特性決定的。由于鋰電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電,因此鋰電池鋰電組件總會跟著一塊精致的保護板和一片電流保護器出現(xiàn)。鋰電池的保護功能通常由保護電路板和PTC等電流器件協(xié)同完成,保護板是由電子電路組成,在-40℃至+85℃的環(huán)境下時刻準確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流,及時操控電流回路的通斷;PTC在高溫環(huán)境下防止電池發(fā)生惡劣的損壞。保護板通常包括控制IC、MOS開關及輔助器件NTC、ID、存儲器等。其中控制IC,在一切正常的情況下控制MOS開關導通,使電芯與外電路溝通,而當電芯電壓或回路電流超過規(guī)定值時,它立刻控制MOS開關關斷,保護電芯的安全。NTC是Negativetemperaturecoefficient的縮寫,意即負溫度系數(shù),在環(huán)境溫度升高時,其阻值降低,使用電設備或充電設備及時反應、控制內部中斷而停止充放電。ID是Identification的縮寫,即身份識別的意思它分為兩種:一是存儲器,常為單線接口存儲器,存儲電池種類、生產日期等信息;二是識別電阻。兩者可起到產品的可追溯和應用的限制的作用。 智能BMS云平臺設計BMS保護板的被動均衡就是將單體電池中容量較多的個體消耗掉,實現(xiàn)整體的均衡。
BMS管理哪些東西?與BMS相關的幾大塊,電壓、電流、溫度、均衡,信息等,BMS保護板通過采集電壓、電流、溫度等信息,評估BMS當前狀態(tài)。BMS首先對電池包進行信息采集,包括電壓,電流,溫度三個維度的信息提取。其次,BMS對電池包的SOX算法進行估算。然后BMS會對電池包進行安全診斷,包括過流,過壓,欠壓,高溫,低溫,斷路的保護。再次是對電池包的能量進行管理,一般分為被動管理和主動管理兩種類型。還會對電池包進行信息的管理,包含數(shù)據(jù)的整車交互以及日志的存儲。BMS是動力鋰電池組的中心操作單元,它能實時采集單體電池的電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù),通過均衡算法調節(jié)各電芯的充放電狀態(tài),避免因電芯不一致性導致的容量衰減或安全。
BMS保護板分為分口與同口保護板。保護板為了現(xiàn)實保護電池的功能,必須要能夠主動切斷電池主回路。因此,在電池包內部,電池的主回路是要經過保護板的。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,分別作用于充電和放電回路(姑且這么理解)。在同口保護板中,這兩個開關串在一條線上,接到電池包外部,充電和放電都經過此線。而在分口保護板中,電池分出兩根線,分別接充電開關和放電開關,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,如果兩個開關串到一條線上,那么兩個開關就得照著大的買。而分口的話,充電電流小,就可以用一個更小的開關。這里說的開關,其實就是MOSFET,是鋰電保護板的主要成本,而且國內相關產品技術受限,重點部件需要進口。 對于電池管理系統(tǒng)(BMS)而言,除了均衡功能外,均衡策略的制定同樣至關重要。
BMS保護板分為分口與同口保護板。保護板為了現(xiàn)實保護電池的功能,必須要能夠主動切斷電池主回路。因此,在電池包內部,電池的主回路是要經過保護板的。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,分別操作充電和放電回路(姑且這么理解)。在同口保護板中,這兩個開關串在一條線上,接到電池包外部,充電和放電都經過此線。而在分口保護板中,電池分出兩根線,分別接充電開關和放電開關,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,如果兩個開關串到一條線上,那么兩個開關就得照著大的買。而分口的話,充電電流小,就可以用一個更小的開關。這里說的開關,其實就是MOSFET,是鋰電保護板的主要成本,而且國內相關產品技術受限,重點部件需要進口。 汽車 BMS 有什么特殊要求?家用儲能BMS電池管理系統(tǒng)
在電動汽車中,BMS確保電池組的性能和安全性,延長電池壽命,提高車輛續(xù)航能力和駕駛安全性。智能BMS云平臺設計
面向未來,BMS正朝著全生命周期管理與多能源協(xié)同方向演進。固態(tài)電池的商業(yè)化催生了新型界面監(jiān)測技術,如QuantumScape的BMS通過超聲波探頭實時探測鋰枝晶生長,結合自修復電解質實現(xiàn)早期阻斷。鈉離子電池的電壓滯回特性促使BMS算法升級,多模型融合估算策略可將SOC誤差從5%壓縮至。在能源互聯(lián)網(wǎng)框架下,BMS與區(qū)塊鏈技術的結合實現(xiàn)了電池溯源與梯次利用的全程可信記錄,特斯拉的電池護照(BatteryPassport)系統(tǒng)已覆蓋鈷、鎳等關鍵材料的供應鏈碳足跡。據(jù)彭博新能源財經預測,至2030年全球BMS市場規(guī)模將突破280億美元,其中AI驅動的預測性維護系統(tǒng)占比超45%,推動新能源產業(yè)邁入“安心-效能-可持續(xù)”三位一體的新紀元。智能BMS云平臺設計