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來源: 發(fā)布時間:2024-09-05

    目前BMS架構(gòu)主要分為集中式架構(gòu)和分布式架構(gòu)。集中式BMS將所有電芯統(tǒng)一用一個BMS硬件采集,適用于電芯少的場景。集中式BMS具有成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高的優(yōu)點,一般常見于容量低、總壓低、電池系統(tǒng)體積小的場景中,如電動工具、機器人(搬運機器人、助力機器人)、IOT智能家居(掃地機器人、電動吸塵器)、電動叉車、電動低速車(電動自行車、電動摩托、電動觀光車、電動巡邏車、電動高爾夫球車等)、輕混合動力汽車。目前行業(yè)內(nèi)分布式BMS的各種術(shù)語五花八門,不同的公司,不同的叫法。動力電池BMS大多是主從兩層架構(gòu)。儲能BMS則因為電池組規(guī)模較大,多數(shù)都是三層架構(gòu),在從控、主控之上,還有一層總控。 BMS實時采集、處理、存儲電池模組運行過程中的重要信息,與外部設(shè)備如整車控制器交換信息。平衡車BMS云平臺

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   影響單體鋰離子電池SOH的副反應。對于理想的鋰離子電池,在充放電過程中只考慮鋰離子在正負極之間的嵌入和脫出,可以認為不存在鋰離子的不可逆消耗,容量沒有衰減。但實際上,鋰離子電池在循環(huán)使用過程中,每時每刻都有副反應存在,伴隨著活性物質(zhì)不可逆消耗等,并逐漸累積,影響電池的SOH。通常造成活性物質(zhì)不可逆消耗的主要因素有:正極材料的溶解;正極材料的相變化;電解液的分解;過充電;界面膜的形成;集流體的腐燭。影響動力電池組SOH的因素當單體動力電池壽命一定時,動力電池的連接方式、電池組內(nèi)單體電池的數(shù)量及其不一致程度都是影響動力電池組壽命的因素。電池組在實際使用過程中,優(yōu)先采用先并后串的成組方式,不僅可以提高電池組的性能可靠性,還能保證電池組的使用壽命。 鋰電池BMS設(shè)計通過溫度傳感器實時監(jiān)測電池的溫度,當溫度過高或過低時,BMS系統(tǒng)保護板會采取相應的措施。

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    電池保護板的自身參數(shù),比如自耗電分為工作自耗電和靜態(tài)(睡眠)自耗電,保護板自耗電的電流一般是ua級別。工作自耗電電流較大,主要為保護芯片、mos驅(qū)動等消耗。保護板的自耗電太大會過多消耗電池電量,如果長時間擱置的電池,保護板自耗電可能導致電池虧電。自耗電和內(nèi)阻等,他們不起保護作用,但是對電池的性能是有影響的。保護板的主回路內(nèi)阻也是一個很重要的參數(shù),保護板的主回路內(nèi)阻主要來源于pcb板上鋪設(shè)阻值,mos的阻值(主要)和分流電阻的阻值。在保護板進行充放電時,特別是mos部分,會產(chǎn)生大量的熱,因此一般保護板的mos上都需要貼一大塊的鋁片用于導熱和散熱。除了這些基本功能以外,為了使用不同的應用場景個需求,保護板還有各種各樣的附加功能(如均衡),特別是帶軟件的保護板,功能更是異常豐富,比如藍牙、wifi、GPS、串口、CAN等應有盡有,再高階一點,就成了電池管理系統(tǒng)了(BMS)。

鋰電池過充過放的本質(zhì):充電時,鋰離子從正極板脫嵌,通過電解液嵌入到負極板上;放電時,鋰離子從負極板上脫嵌,并經(jīng)由電解液嵌入到正極板上;鋰離子電池的充放電過程是鋰離子在極板上的嵌入和脫嵌過程。充電時,隨著鋰離子的脫嵌,正極材料體積會發(fā)生一定量的收縮;放電時,隨著鋰離子的嵌入,正極材料體積會發(fā)生一定量的膨脹。過充時,正極晶格會產(chǎn)生崩塌,鋰離子在負極會形成鋰枝晶從而刺破隔膜,造成電池的損壞。過放時,正極材料活性變差,阻止鋰離子的嵌入,電池容量急劇下降。如果發(fā)生正極材料體積過度膨脹,也會破壞電池的物理結(jié)構(gòu),造成電池的損壞。軟件保護板BMS則采用嵌入式軟件實現(xiàn)電池管理系統(tǒng)的一種方式。

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    主動均衡技術(shù)主動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,從而縮短充電時間,延長放電使用時間。在適用場景上,主動均衡更加適用于大容量、高串數(shù)的鋰電池組應用。BMS被動均衡技術(shù)先于主動均衡在電動市場中應用,技術(shù)也較為成熟些。主動均衡則較為復雜,變壓器方案的設(shè)計以及開關(guān)矩陣的設(shè)計無疑會使成本增加明顯。但主動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均衡更高。在實際應用中,主動均衡技術(shù)也被普遍認為更為高效和合理。例如,科列自主研發(fā)的雙向DC-DC主動均衡芯片,它采用了先進的智能算法,能夠快速有效地補償電池組產(chǎn)生的差異,確保電池一致性,延長電池組的使用壽命和平均無故障時間。 在電動自行車行業(yè)中,BMS主要指電動自行車電池保護板,而且主要指的是鋰電池電池保護板。電池PACKBMS云平臺

如果是對基本功能的要求較高,且成本預算較為有限,BMS硬件保護板可能是一個不錯的選擇。平衡車BMS云平臺

電池計量芯片(電量計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通信。電量計IC與電池保護IC既可分立,也可集成。一級保護IC可以控制充、放電MOSFET,保護動作是可恢復的,即當發(fā)生過充、過放、過流、短路等安全事件時就會斷開相應的充放電開關(guān),安全事件解除后就會重新恢復閉合開關(guān),電池可以繼續(xù)使用。硬件、算法和固件是電量計芯片的三大關(guān)鍵要素,硬件用來實現(xiàn)高精度采樣和低功耗運行;算法用來對電池進行建模;固件用來實現(xiàn)算法編程,計算輸出容量信息。在選擇電量計芯片時,通常需要考慮到電芯化學類型、電芯串聯(lián)數(shù)目、通信接口、電量計放在電池包內(nèi)(Pack-side)還是放在系統(tǒng)板上(System-side)、電量計算法、是否集成電池保護均衡等功能、支持充放電電流大小,以及存儲介質(zhì)和封裝形式等。平衡車BMS云平臺

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