BMS,即電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem),在各類使用電池的設(shè)備中扮演著極為關(guān)鍵的角色,堪稱電池的“智慧管家”。它主要針對二次電池進(jìn)行管理,是電池與用戶之間的重要紐帶,廣泛應(yīng)用于電動汽車、電瓶車、機(jī)器人、無人機(jī)以及儲能系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域。從功能層面來看,BMS具有多項(xiàng)中心功能。其一為準(zhǔn)確估測SOC(荷電狀態(tài)),即精細(xì)計算電池的剩余電量。這一功能至關(guān)重要,它確保SOC始終處于合理區(qū)間,防止電池因過充電或過放電而遭受損傷,同時能實(shí)時向用戶反饋電池的剩余能量情況。比如在電動汽車中,駕駛者可通過車輛儀表盤直觀了解剩余電量,從而合理規(guī)劃行程。其二是動態(tài)監(jiān)測功能。在電池充放電過程中,BMS會實(shí)時采集關(guān)鍵數(shù)據(jù),如電動汽車蓄電池組中每塊電池的端電壓、溫度、充放電電流以及電池包總電壓等。通過持續(xù)監(jiān)測這些參數(shù),及時察覺電池是否存在過充或過放跡象,保證電池安全。一旦發(fā)現(xiàn)某塊電池出現(xiàn)異常,能迅速將其識別出來,確保整組電池運(yùn)行的可靠性。與此同時,BMS還會為每塊電池建立詳盡的使用歷史檔案,這些數(shù)據(jù)為后續(xù)優(yōu)化電池、充電器以及電動機(jī)等提供了寶貴資料,也為離線分析系統(tǒng)故障奠定了基礎(chǔ)。在實(shí)際操作中。 BMS通過監(jiān)控電池狀態(tài)(電壓/溫度/SOC/SOH),均衡電芯,防止過充/過放/過熱,延長電池壽命。智能BMS測試
不同應(yīng)用場景對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),并與整車作用器(VCU)、電機(jī)作用器(MCU)實(shí)時通信,實(shí)現(xiàn)能量回收(制動時回收功率可達(dá)100kW)與動態(tài)功率限制(如低溫下限制放電電流防止析鋰)。儲能電站的BMS則面臨更大規(guī)模挑戰(zhàn):一個20英尺集裝箱式儲能系統(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)整個系統(tǒng),同時支持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)營周期)。此外,熱失控防護(hù)是BMS設(shè)計的非常終挑戰(zhàn):當(dāng)某節(jié)電芯發(fā)生內(nèi)短路時,BMS需在毫秒級時間內(nèi)切斷故障區(qū)域,并觸發(fā)滅火裝置,同時通過多層隔熱材料阻斷熱擴(kuò)散鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 智能BMS測試BMS的技術(shù)趨勢是通過動態(tài)均衡技術(shù),減少電芯差異;智能控制充放電區(qū)間(如限制SOC在20%-80%)。
電池管理系統(tǒng)(BMS)的均衡技術(shù)主要分為被動均衡和主動均衡兩大類,用于解決電池組內(nèi)單體性能差異問題。被動均衡屬于能量耗散型,當(dāng)檢測到某單體電壓過高時,通過導(dǎo)通開關(guān)管讓并聯(lián)電阻消耗其多余電量,直至與其他單體電壓一致。其優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高,適合消費(fèi)電子、低速電動車等中小容量電池組,但能量以熱能浪費(fèi),效率低且均衡速度慢,適用于小電流場景。主動均衡則是能量轉(zhuǎn)移型,通過不同介質(zhì)實(shí)現(xiàn)電量調(diào)配,具體包括電容式、電感式、變壓器式和 DC/DC 變換器式等。電容式利用電容在高低壓單體間切換傳遞能量,響應(yīng)快但單次轉(zhuǎn)移量少;電感式通過電感充放電轉(zhuǎn)移能量,效率 70%-80%,但體積較大且有電磁干擾;變壓器式借助多繞組變壓器實(shí)現(xiàn)多單體同時均衡,效率 80%-90%,不過設(shè)計復(fù)雜、成本高;DC/DC 變換器式通過雙向通道將高電壓單體能量轉(zhuǎn)移到總線再分配,效率超 90%,適合電動汽車等場景,但電路算法復(fù)雜?傮w而言,被動均衡因低成本適用于簡單場景,而主動均衡尤其是結(jié)合智能策略的方案,正逐步成為主流,能動態(tài)調(diào)整均衡強(qiáng)度,提升電池組壽命,廣泛應(yīng)用于大容量、高要求的設(shè)備中。
基于模型的方法估算電池SOC,包括電化學(xué)阻抗頻譜法(EIS)和等效電路模型(ECM),通過模擬電池的電化學(xué)反應(yīng)和電氣行為來進(jìn)行深入的SOC分析。這些方法可評估內(nèi)阻、容量和其他關(guān)鍵參數(shù),從而多方面了解各種運(yùn)行條件下的SOC?柭鼮V波是另一種流行的基于模型的技術(shù),它能整合來自多個傳感器的數(shù)據(jù),即使在動態(tài)環(huán)境中也能精確估算SOC。然而,卡爾曼濾波法的準(zhǔn)確性容易受到傳感器漂移、極端溫度變化和電池行為變化等外部因素的影響。大多數(shù)電動汽車使用不同的技術(shù)組合來準(zhǔn)確測量SOC。庫侖計數(shù)和OCV迅速獲得基本數(shù)據(jù),而EIS、ECM和卡爾曼濾波則提供更詳細(xì)和更精確的信息。除此之外,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),人工智能的應(yīng)用也在不斷的提高SOC的準(zhǔn)確性。 BMS 如何預(yù)防電池過熱?
電瓶車什么電池好?不會起爆?目前市面上常見的電動車電池主要有兩種:鋰電池和鉛酸電池。1.鋰電池:鋰電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)等優(yōu)勢,是目前電動車的主流電池類型。但是,鋰電池也存在一定的安全危險,比如過熱、短路等情況可能導(dǎo)致電池起爆。因此,選擇質(zhì)量可靠的鋰電池品牌以及定期進(jìn)行電池維護(hù)是非常重要的。2.鉛酸電池:鉛酸電池的優(yōu)勢是價格便宜、技術(shù)成熟、安全性相對較高。但缺點(diǎn)是重量大、體積大、能量密度低、循環(huán)壽命短。雖然鉛酸電池的安全性較高,但在選擇時仍需要關(guān)注其品質(zhì),避免使用劣質(zhì)產(chǎn)品。無論是哪種類型的電池,都需要注意電池的質(zhì)量和維護(hù)工作,以降低電池起爆的危險?梢哉f,鋰電池保護(hù)板是鋰電池的“安全守護(hù)神”,無論是在我們?nèi)粘J褂玫氖謾C(jī)、筆記本電腦,還是在電動汽車、儲能設(shè)備等大型設(shè)備中,都離不開它的默默守護(hù),為鋰電池的穩(wěn)定、安全運(yùn)行提供了堅實(shí)保護(hù)。 如何判斷 BMS 是否故障?新能源BMS包括什么
汽車 BMS 有什么特殊要求?智能BMS測試
隨著新能源電動汽車的廣泛應(yīng)用,電池的容量、安全性、使用狀態(tài)與續(xù)航能力日益成為關(guān)注重點(diǎn)。BMS電池管理系統(tǒng)是對電池進(jìn)行監(jiān)控與控管的系統(tǒng),將采集的電池信息實(shí)時反饋給用戶,同時根據(jù)采集的信息調(diào)節(jié)參數(shù),充分發(fā)揮電池的性能。但是,該技術(shù)在管理多個電池時,需要人員現(xiàn)場調(diào)試與設(shè)置,導(dǎo)致其檢查、維護(hù)與更新相當(dāng)不方便。而且,針對電池組的工作性能、電池老化情況、使用壽命等信息,需要人員現(xiàn)場經(jīng)過多次反復(fù)調(diào)試、實(shí)驗(yàn)之后才能獲得,工作相當(dāng)繁瑣、耗時。在生產(chǎn)、調(diào)試或?qū)嶒?yàn)過程中,只有在電池出現(xiàn)問題影響電動汽車的工作時,才會發(fā)現(xiàn)故障并更換電池,這種方式具有盲目性、滯后性,相當(dāng)容易產(chǎn)生不良后果,嚴(yán)重則導(dǎo)致生產(chǎn)工作延誤、生產(chǎn)危險。 智能BMS測試