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發(fā)布時(shí)間:2025-08-01
主動(dòng)均衡技術(shù)主動(dòng)均衡又稱非能量耗散式均衡,其原理在充電和放電循環(huán)期間,是將能量高的電芯內(nèi)的能量轉(zhuǎn)移到能量低的電芯中去,使得電池PACK內(nèi)的電荷得到重新分配,從而縮短充電時(shí)間,延長(zhǎng)放電使用時(shí)間。在適用場(chǎng)景上,主動(dòng)均衡更加適用于大容量、高串?dāng)?shù)的鋰電池組應(yīng)用。BMS被動(dòng)均衡技術(shù)先于主動(dòng)均衡在電動(dòng)市場(chǎng)中應(yīng)用,技術(shù)也較為成熟些。主動(dòng)均衡則較為復(fù)雜,變壓器方案的設(shè)計(jì)以及開(kāi)關(guān)矩陣的設(shè)計(jì)無(wú)疑會(huì)使成本增加明顯。但主動(dòng)均衡相比采用能量傳遞分配的原則,因而能量利用率相比被動(dòng)均衡更高。在實(shí)際應(yīng)用中,主動(dòng)均衡技術(shù)也被普遍認(rèn)為更為合理。例如,科列自主研發(fā)的雙向DC-DC主動(dòng)均衡芯片,它采用了科學(xué)的智能算法,能夠及時(shí)地補(bǔ)償電池組產(chǎn)生的差異,確保電池一致性,延長(zhǎng)電池組的使用壽命和平均無(wú)故障時(shí)間。BMS將會(huì)與電機(jī)控制系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等組成更加完整的電動(dòng)車(chē)輛控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)更加高效和精確的能量管理。BMS云平臺(tái)開(kāi)發(fā)
目前市場(chǎng)上兩輪電動(dòng)車(chē)電池類(lèi)型主要有鉛酸電池,鋰電池,鉛酸改鋰電等,然后,現(xiàn)在的電池管理存在電池壽命短,充電設(shè)施不完善,電池回收利用中對(duì)廢舊電池處理不當(dāng)對(duì)環(huán)境造成污染等問(wèn)題。針對(duì)現(xiàn)有問(wèn)題,我們應(yīng)采取一些新的管理方案。首先是采用智能充電樁,實(shí)現(xiàn)電池的智能充電,避免過(guò)沖,過(guò)放現(xiàn)象,延長(zhǎng)電池壽命;其次,可以采用電池租賃的方式,推廣電池租賃模式,降低用戶購(gòu)車(chē)成本的同時(shí)減輕充電設(shè)施壓力;再次是建立完善的電池回收體系,提高廢舊電池回收率,減少環(huán)境污染;還可以利用無(wú)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),大力推廣智能電池管理系統(tǒng)BMS,可以提前預(yù)警潛在問(wèn)題,提高電池的使用壽命并可以降低危險(xiǎn)發(fā)生幾率。動(dòng)力電池BMS電池管理可通過(guò)專(zhuān)門(mén)診斷工具讀取 BMS 故障碼,定位具體問(wèn)題(如傳感器失效、均衡電路故障)。
面向未來(lái),BMS正朝著全生命周期管理與多能源協(xié)同方向演進(jìn)。固態(tài)電池的商業(yè)化催生了新型界面監(jiān)測(cè)技術(shù),如QuantumScape的BMS通過(guò)超聲波探頭實(shí)時(shí)探測(cè)鋰枝晶生長(zhǎng),結(jié)合自修復(fù)電解質(zhì)實(shí)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(jí),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(shù)的結(jié)合實(shí)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(hù)照(BatteryPassport)系統(tǒng)已覆蓋鈷、鎳等關(guān)鍵材料的供應(yīng)鏈碳足跡。據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)預(yù)測(cè),至2030年全球BMS市場(chǎng)規(guī)模將突破280億美元,其中AI驅(qū)動(dòng)的預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)占比超45%,推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)邁入“安心-效能-可持續(xù)”三位一體的新紀(jì)元。
BMS保護(hù)板分為分口與同口保護(hù)板。保護(hù)板為了現(xiàn)實(shí)保護(hù)電池的功能,必須要能夠主動(dòng)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(guò)保護(hù)板的。為了對(duì)充電和放電都能進(jìn)行操作,保護(hù)板必須具有兩個(gè)開(kāi)關(guān),分別作用于充電和放電回路(姑且這么理解)。在同口保護(hù)板中,這兩個(gè)開(kāi)關(guān)串在一條線上,接到電池包外部,充電和放電都經(jīng)過(guò)此線。而在分口保護(hù)板中,電池分出兩根線,分別接充電開(kāi)關(guān)和放電開(kāi)關(guān),再接到電池外部。之所以會(huì)出現(xiàn)同口和分口保護(hù)板,是為了降低成本:一般電動(dòng)車(chē)鋰電池包的充電電流要比放電電流小,如果兩個(gè)開(kāi)關(guān)串到一條線上,那么兩個(gè)開(kāi)關(guān)就得照著大的買(mǎi)。而分口的話,充電電流小,就可以用一個(gè)更小的開(kāi)關(guān)。這里說(shuō)的開(kāi)關(guān),其實(shí)就是MOSFET,是鋰電保護(hù)板的主要成本,而且國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)受限,重點(diǎn)部件需要進(jìn)口。 在電動(dòng)汽車(chē)中,BMS確保電池組的性能和安全性,延長(zhǎng)電池壽命,提高車(chē)輛續(xù)航能力和駕駛安全性。
BMS的均衡管理旨在解決電池組中單體電池因生產(chǎn)差異和使用損耗導(dǎo)致的電壓、容量、內(nèi)阻不一致問(wèn)題,通過(guò)主動(dòng)干預(yù)使各單體趨于一致,避免部分電池過(guò)度充放以延長(zhǎng)整組壽命。其實(shí)現(xiàn)基于不均衡產(chǎn)生的根源,采用被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡兩種中心方式:被動(dòng)均衡通過(guò)“削峰填谷”,在每個(gè)單體電池旁并聯(lián)“均衡電阻+開(kāi)關(guān)管”,當(dāng)某單體電壓超過(guò)閾值時(shí),導(dǎo)通開(kāi)關(guān)管讓過(guò)高能量以熱量形式釋放,直至電壓與其他單體一致,雖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低,但能量浪費(fèi)且均衡速度慢,適合低容量場(chǎng)景;主動(dòng)均衡則通過(guò)能量轉(zhuǎn)移,利用電容、電感或DC-DC轉(zhuǎn)換器等將單體能量轉(zhuǎn)移到低壓?jiǎn)误w,能量利用率達(dá)80%-95%,如DC-DC轉(zhuǎn)換式會(huì)先識(shí)別高低壓?jiǎn)误w組,再將單體電能轉(zhuǎn)換為適配低壓?jiǎn)误w的電壓并定向輸送,雖硬件復(fù)雜、成本高,但均衡速度快、能明細(xì)延長(zhǎng)電池壽命,適用于新能源汽車(chē)等場(chǎng)景。均衡管理并非時(shí)刻運(yùn)行,而是在充電后期、靜置時(shí)或單體電壓差超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)觸發(fā),以不影響正常充放電且修復(fù)差異,隨著技術(shù)發(fā)展,主動(dòng)均衡結(jié)合AI算法的預(yù)測(cè)性均衡將進(jìn)一步提升電池組可靠性與壽命。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。BMS云平臺(tái)開(kāi)發(fā)
BMS被動(dòng)均衡技術(shù)先于主動(dòng)均衡在電動(dòng)市場(chǎng)中應(yīng)用,技術(shù)也較為成熟。BMS云平臺(tái)開(kāi)發(fā)
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)一一從控單元(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%以內(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)多層隔熱材料阻斷熱擴(kuò)散鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 BMS云平臺(tái)開(kāi)發(fā)