電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem,簡稱BMS)作為電池組的“大腦”,在電動汽車、儲能系統(tǒng)、消費電子等領域發(fā)揮著關鍵作用,中心功能涵蓋實時監(jiān)控、安全保護、均衡管理及協(xié)同操作等多個方面。它通過傳感器實時采集單體電池電壓、總電壓、電流、溫度等參數(shù),精細估算電池的荷電狀態(tài)(SOC)和良好狀態(tài)(SOH),例如在電動汽車中可避免電量誤判導致的拋錨,并為電池老化維護提供依據(jù)。安全保護是其中心職責,當電池出現(xiàn)過充、過放、過流、短路或溫度異常時,會立即切斷回路以防危險,如低溫充電時限制電流避免鋰枝晶引發(fā)短路。由于制造差異,電池組內單體電池易失衡,BMS通過主動或被動均衡技術調整充放電狀態(tài),確保性能一致,其中主動均衡通過能量轉移效率更高。此外,BMS能與整車操控器、電機操作器等協(xié)同工作,優(yōu)化動力輸出,并通過通信協(xié)議上傳數(shù)據(jù)至云端或終端,方便用戶查看與廠商診斷。在儲能領域,它協(xié)調充放電與電網調度;在消費電子中維護續(xù)航與安全。隨著新能源產業(yè)發(fā)展,BMS正朝著高精度、低功耗、智能化方向演進,結合AI預測衰減趨勢,是維持電池系統(tǒng)安全運行的中心技術,直接影響電池可靠性與經濟性,是新能源產業(yè)鏈不可或缺的關鍵環(huán)節(jié)。 BMS通過傳感器實時監(jiān)測電池的電壓、電流、溫度等參數(shù),確保電池在安全范圍內運行。便攜式電源BMS電池管理芯片
電池管理系統(tǒng)(BMS)主要功能:安全保護:實時監(jiān)控電池電壓、電流、溫度等參數(shù),觸發(fā)過充、過放、過流、短路及溫度異常保護,防止熱失控風險。狀態(tài)估算:精細估算電池荷電狀態(tài)(SOC)、健康狀態(tài)(SOH)和功率狀態(tài)(SOP),為充放電策略提供數(shù)據(jù)支持。電芯均衡:通過被動均衡(電阻耗能)或主動均衡(能量轉移),消除組內單體電芯的電壓差異,延長電池壽命。數(shù)據(jù)通信:支持CAN、RS485、藍牙等通信協(xié)議,與整車控制器或上位機交互數(shù)據(jù),實現(xiàn)遠程監(jiān)控與故障診斷。電動三輪車BMS管理系統(tǒng)工作原理BMS通過傳感器實時監(jiān)測電池的電壓、電流、溫度等參數(shù),確保電池在安全范圍內工作。
BMS的均衡管理旨在解決電池組中單體電池因生產差異和使用損耗導致的電壓、容量、內阻不一致問題,通過主動干預使各單體趨于一致,避免部分電池過度充放以延長整組壽命。其實現(xiàn)基于不均衡產生的根源,采用被動均衡和主動均衡兩種中心方式:被動均衡通過“削峰填谷”,在每個單體電池旁并聯(lián)“均衡電阻+開關管”,當某單體電壓超過閾值時,導通開關管讓過高能量以熱量形式釋放,直至電壓與其他單體一致,雖結構簡單、成本低,但能量浪費且均衡速度慢,適合低容量場景;主動均衡則通過能量轉移,利用電容、電感或DC-DC轉換器等將單體能量轉移到低壓單體,能量利用率達80%-95%,如DC-DC轉換式會先識別高低壓單體組,再將單體電能轉換為適配低壓單體的電壓并定向輸送,雖硬件復雜、成本高,但均衡速度快、能明細延長電池壽命,適用于新能源汽車等場景。均衡管理并非時刻運行,而是在充電后期、靜置時或單體電壓差超過設定閾值時觸發(fā),以不影響正常充放電且修復差異,隨著技術發(fā)展,主動均衡結合AI算法的預測性均衡將進一步提升電池組可靠性與壽命。
鋰電池過充過放的本質: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構,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,是連接電池與應用場景的“智能中樞”。BMS的主要功能包括監(jiān)測電壓 / 電流 / 溫度,操控充放電,均衡電池組,過充過放保護,數(shù)據(jù)通信。
鋰電池之所以需要保護,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跟著一塊精致的保護板和一片電流保護器出現(xiàn)。鋰電池的保護功能通常由保護電路板和PTC等電流器件協(xié)同完成,保護板是由電子電路組成,在-40℃至+85℃的環(huán)境下時刻準確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流,及時操控電流回路的通斷;PTC在高溫環(huán)境下防止電池發(fā)生惡劣的損壞。保護板通常包括IC、MOS開關及輔助器件NTC、ID、存儲器等。其中操控IC,在一切正常的情況下操控MOS開關導通,使電芯與外電路溝通,而當電芯電壓或回路電流超過規(guī)定值時,它立刻操控MOS開關關斷,保護電芯的安全。NTC是Negativetemperaturecoefficient的縮寫,意即負溫度系數(shù),在環(huán)境溫度升高時,其阻值降低,使用電設備或充電設備及時反應、操控內部中斷而停止充放電。 電池組續(xù)航明顯下降或充電異常(如充不滿、充放電時突然斷電)。代理BMS方案開發(fā)
BMS的安全保護功能包括過充保護、過放保護、短路保護、溫度保護等,確保電池組的安全運行。便攜式電源BMS電池管理芯片
分布式發(fā)電儲能:在太陽能、風能等分布式發(fā)電系統(tǒng)中,BMS 用于管理儲能電池,將多余的電能儲存起來,在需要時釋放,平滑發(fā)電功率波動,提高能源供應的穩(wěn)定性和可靠性。如一些分布式光伏電站搭配的儲能系統(tǒng),通過 BMS 實現(xiàn)了對電池的有效管理,提升了整個發(fā)電系統(tǒng)的性能。電網儲能:在智能電網中,BMS參與電網的調峰調頻、備用電源等功能。大規(guī)模的電池儲能系統(tǒng)通過 BMS 精確控制電池的充放電,響應電網的需求,提高電網的靈活性和穩(wěn)定性。便攜式電源BMS電池管理芯片