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。BMS通過精細的監(jiān)測、保護和優(yōu)化,讓電池在安全的前提下發(fā)揮比較大效能,是連接電池與應(yīng)用場景的“智能中樞”。當(dāng)溫度異常升高(如超過 60℃),立即切斷充放電回路,防止熱失控。電摩BMS作用
BMS可根據(jù)電池狀態(tài)動態(tài)調(diào)整充放電策略,在快充時操控電流速率以保護電池,在車輛行駛中優(yōu)化能量分配,提升續(xù)航里程,還能與整車系統(tǒng)聯(lián)動,在發(fā)生碰撞、短路等緊急情況時迅速切斷電源,降低危險系數(shù)。在儲能系統(tǒng)中,無論是家庭儲能電站還是大型工商業(yè)儲能項目,BMS都承擔(dān)著關(guān)鍵角色,它能協(xié)調(diào)多組電池的充放電節(jié)奏,平衡電網(wǎng)峰谷負荷,當(dāng)電網(wǎng)斷電時,BMS可迅速切換至備用供電模式,確保供電連續(xù)性,同時通過長期數(shù)據(jù)記錄分析電池狀態(tài),為維護保養(yǎng)提供依據(jù)。在消費電子領(lǐng)域,智能手機、筆記本電腦等設(shè)備的BMS雖體積小巧,但功能精細,能動態(tài)調(diào)節(jié)充電電流,在電池接近滿電時自動降低電流,減少電池損耗,同時監(jiān)測電池循環(huán)次數(shù),提醒用戶及時更換老化電池。此外,在電動船舶、無人機、便攜式醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域,BMS也發(fā)揮著重要作用,例如無人機的BMS可根據(jù)飛行姿態(tài)和電量消耗實時調(diào)整動力輸出,確保飛行穩(wěn)定;醫(yī)療設(shè)備中的BMS則需滿足更高的可靠性要求,通過冗余設(shè)計防止電池突發(fā)故障影響設(shè)備運行,可見BMS已成為現(xiàn)代電池應(yīng)用中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。 廣東資質(zhì)BMS設(shè)備顯示電池故障代碼,或溫度、電壓數(shù)據(jù)異常波動。
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,適合消費電子、低速電動車等中小容量電池組,但能量以熱能浪費,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。總體而言,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。
不同應(yīng)用場景對BMS的需求差異較大。在消費電子領(lǐng)域(如智能手機),BMS高度集成化,芯片面積只幾平方毫米,側(cè)重基礎(chǔ)保護與充放電操作;而在新能源汽車中,BMS需管理數(shù)百節(jié)電芯,支持ISO26262功能安全標準(ASIL-C/D等級),并與整車作用器(VCU)、電機作用器(MCU)實時通信,實現(xiàn)能量回收(制動時回收功率可達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)——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)難點集中在電芯一致性維護(容量差異需操作在1%以內(nèi))與循環(huán)壽命優(yōu)化(目標25年運營周期)。此外,熱失控防護是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散鏈式反應(yīng)。 BMS鋰電池保護板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。
從市場數(shù)據(jù)來看,BMS市場前景十分廣闊。受益于電動汽車、消費電子等行業(yè)的蓬勃發(fā)展,BMS市場規(guī)模持續(xù)擴張。盡管2020年受全球衛(wèi)生事件影響,全球BMS市場規(guī)模增速有所下滑,但隨著電動汽車市場規(guī)模不斷擴大,以及對電池效率要求日益提高,BMS市場重拾增長態(tài)勢。據(jù)BusinessWire估算及前瞻產(chǎn)業(yè)研究院分析,2021年全球BMS市場規(guī)模達億美元,預(yù)計到2026年將攀升至131億美元,年復(fù)合增長率(CAGR)達15%。其中,電動汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展極大推動了BMS的進步,2020年動力電池應(yīng)用在全球BMS下游應(yīng)用占比中高達54%。2021年全球汽車電池管理系統(tǒng)BMS市場規(guī)模達億美元,較上一年大幅增長,2022年更是增長至46億美元,預(yù)計2023年將達到50億美元。在國內(nèi)市場,2020年BMS市場需求規(guī)模為97億元,2021年汽車BMS市場規(guī)模達億元,同比增長。預(yù)計未來,隨著國內(nèi)乃至全球電動汽車市場的進一步拓展。 BMS鋰電池保護板涉及4種芯片,即電池充電、電池電量計、電池監(jiān)視芯片、電池保護芯片。廣東太陽能板BMS
需管理上百顆電芯串聯(lián),支持高壓快充,通過 ISO 26262 功能安全認證,實時監(jiān)控?zé)峁芾?。電摩BMS作用
BMS管理哪些東西?與BMS相關(guān)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(dāng)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(diào)節(jié)各電芯的充放電狀態(tài),避免因電芯不一致性導(dǎo)致的容量衰減或安全。 電摩BMS作用