BMS保護(hù)板也可以按照串?dāng)?shù)和持續(xù)放電電流大小來分。串?dāng)?shù)比較好理解,常見的7串(三元24v),13串(三元48v),17串(三元60v),20串(三元72v)。保護(hù)板需要采集每一串電芯的電壓,因此串?dāng)?shù)不同,保護(hù)板也會(huì)不同。而電流大小,就是決定了MOS開關(guān)的大小(MOS數(shù)量),MOS數(shù)量越多,BMS保護(hù)板的價(jià)格就越高,對(duì)價(jià)格的影響很關(guān)鍵。鐵鋰常見的就是15/16串48v,20串60v,24串72v。鋰電池體積小、可拆卸提出,方便用戶充電,降低電池被盜風(fēng)險(xiǎn)。兩輪電動(dòng)車電池BMS保護(hù)板分為硬件板與軟件板。光伏板BMS測(cè)試
電池保護(hù)板,顧名思義鋰電池保護(hù)板主要是針對(duì)可充電電池(一般指鋰電池)起保護(hù)作用的集成電路板。鋰電池(可充型)之所以需要保護(hù),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(huì)跟著一塊帶采樣電阻的保護(hù)板和一片電流保險(xiǎn)器出現(xiàn)。電池包保護(hù)板設(shè)計(jì)中需要考慮的因素較多,如電壓平臺(tái)問題,鋰動(dòng)力電池包在使用中往往被要求很大的平臺(tái)電壓,所以設(shè)計(jì)鋰動(dòng)力電池包保護(hù)板時(shí)盡量使保護(hù)板不影響電芯的放電電壓,這樣對(duì)控制IC、采樣電阻等元件的要求就會(huì)很高,電流采樣電阻應(yīng)滿足高精密度,低溫度系數(shù),無感等要求。鋰電池保護(hù)板的主要功能有過充保護(hù)、過放保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)、溫度保護(hù)。電池組BMS云平臺(tái)開發(fā)當(dāng)電池充電時(shí),如果電壓超過設(shè)定的安全范圍,BMS系統(tǒng)保護(hù)板會(huì)立即斷開充電電路,以此防止電池過充。
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(dòng)汽車BMS可防止電池過度磨損,延長(zhǎng)SOH、容量和運(yùn)行壽命。BMS還依靠準(zhǔn)確的SOC讀數(shù)來降低電池單元因完全充電和深度放電而受損的風(fēng)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)高效的電力傳輸和強(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)有效和安全的行程規(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快速充電等技術(shù)來保護(hù)電池壽命。它還能在動(dòng)態(tài)充電曲線的引導(dǎo)下,確保單個(gè)電池的均衡充電,從而優(yōu)化調(diào)整電流和電壓,保持電池健康并防止過度充電。
測(cè)量電池容量的理想方法是庫侖計(jì)數(shù)法,即通過測(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?;魻栃?yīng)傳感器:這種傳感器通過磁場(chǎng)變化測(cè)量電流。它消除了電流分流器典型的功率損耗問題,但成本較高,且無法承受大電流。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。庫侖計(jì)數(shù)法是一種安培小時(shí)積分法,可有效量化一段時(shí)間內(nèi)的電量,提供動(dòng)態(tài)、連續(xù)的狀態(tài)更新。開路電壓(OCV)通過計(jì)算電壓與電量之間的直接關(guān)系,快速評(píng)估剩余電量。不過,庫侖計(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,而開路電壓則也可能受到溫度波動(dòng)和電池老化的影響。儲(chǔ)能BMS均衡技術(shù)是指電池管理系統(tǒng)BMS中用于維護(hù)電池組中各個(gè)單體電池電量一致性的技術(shù)。
電池計(jì)量芯片(電量計(jì)IC)主要用來采集電芯電壓、溫度、電流等信息,通過庫侖積分和電池建模等方式計(jì)算電池電量、健康度等信息,并通過I2C/SMBUS/HDQ等通信端口與外部主機(jī)通信。電量計(jì)IC與電池保護(hù)IC既可分立,也可集成。一級(jí)保護(hù)IC可以控制充、放電MOSFET,保護(hù)動(dòng)作是可恢復(fù)的,即當(dāng)發(fā)生過充、過放、過流、短路等安全事件時(shí)就會(huì)斷開相應(yīng)的充放電開關(guān),安全事件解除后就會(huì)重新恢復(fù)閉合開關(guān),不影響電池的繼續(xù)使用。硬件、算法和固件是電量計(jì)芯片的三大關(guān)鍵要素,硬件用來實(shí)現(xiàn)高精度采樣和低功耗運(yùn)行;算法用來對(duì)電池進(jìn)行建模;固件用來實(shí)現(xiàn)算法編程,計(jì)算輸出容量信息。在選擇電量計(jì)芯片時(shí),通常需要考慮到電芯化學(xué)類型、電芯串聯(lián)數(shù)目、通信接口、電量計(jì)放在電池包內(nèi)(Pack-side)還是放在系統(tǒng)板上(System-side)、電量計(jì)算法、是否集成電池保護(hù)均衡等功能、支持充放電電流大小,以及存儲(chǔ)介質(zhì)和封裝形式等。BMS系統(tǒng)保護(hù)板的優(yōu)勢(shì)包括提高電池壽命:通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和保護(hù)電池,避免電池過充、過放等問題。電池組BMSIC
BMS鋰電池保護(hù)板對(duì)電池包的能量進(jìn)行管理,一般分為被動(dòng)管理和主動(dòng)管理兩種類型。光伏板BMS測(cè)試
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)以及開關(guān)矩陣的設(shè)計(jì)無疑會(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)為更為高效和合理。例如,科列自主研發(fā)的雙向DC-DC主動(dòng)均衡芯片,它采用了先進(jìn)的智能算法,能夠快速有效地補(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故障時(shí)間。光伏板BMS測(cè)試