工商業儲能系統以及儲能電站系統主要由電池系統、電池管理系統(BMS)、能量管理系統(EMS)、儲能變流器(PCS)以及其他電氣設備構成。儲能電池是儲能系統的關鍵組成部分,它儲存能量以備需要時使用,不同種類的電池具有不同的特點和適用性。電池由固定數量的鋰電池組成,這些鋰電池在框架內串聯和并聯,形成一個模塊。然后將模塊堆疊并組合形成電池架。電池架可以串聯或并聯,以達到電池儲能系統所需的電壓和電流。電池組的設計和配置需要綜合考慮能量、功率、循環壽命和成本等關鍵參數,以便保證其安全性、可靠性和性價比目前BMS鋰電池保護板架構主要分為集中式架構和分布式架構。平衡車BMS云平臺
測量電池容量的理想方法是庫侖計數法,即通過測量一段時間內流入和流出的電流,進而得到流入或者流出電量。SOC=總容量-(放電電流-充電電流)*時間根據電池測量系統的不同,有多種測量放電或充電電流的方法。電流分流器:分流器是一個低歐姆電阻器,用于測量電流。整個電流流經分流器并產生電壓降,然后進行測量。這種方法會在電阻器上產生輕微的功率損耗。霍爾效應傳感器:這種傳感器通過磁場變化測量電流。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檢測器,比霍爾效應傳感器更靈敏(也更昂貴)。它們的精確度很高。庫侖測量涉及的計算相當復雜,主要由微控制器完成。庫侖計數法是一種安培小時積分法,可有效量化一段時間內的電量,提供動態、連續的狀態更新。開路電壓(OCV)通過計算電壓與電量之間的直接關系,快速評估剩余電量。不過,庫侖計數法會因傳感器漂移或電池性能變化而隨時間累積誤差,而開路電壓則也可能受到溫度波動和電池老化的影響。換電柜BMS云平臺均衡是BMS中重要的一個環節。
鋰電池(可充型)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險器出現。鋰電池的保護功能通常由保護電路板和PTC等電流器件協同完成,保護板是由電子電路組成,在-40℃至+85℃的環境下時刻準確的監視電芯的電壓和充放回路的電流,及時控制電流回路的通斷;PTC在高溫環境下防止電池發生惡劣的損壞。保護板通常包括控制IC、MOS開關及輔助器件NTC、ID、存儲器等。其中控制IC,在一切正常的情況下控制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定值時,它立刻控制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,在環境溫度升高時,其阻值降低,使用電設備或充電設備及時反應、控制內部中斷而停止充放電。ID是Identification的縮寫,即身份識別的意思它分為兩種:一是存儲器,常為單線接口存儲器,存儲電池種類、生產日期等信息;二是識別電阻。兩者可起到產品的可追溯和應用的限制的作用。
智慧動鋰自主研發生產的高壓儲能/工商業儲能方案,采用二級或三級BMS架構,集成組網方式靈活,可支持單簇使用或多簇電池并機使用,可同時在線監測系統總壓、總電流、絕緣電阻、繼電器粘連,對電芯安全狀態實時監測、智能均衡、故障診斷,結合準確的SOX估算,保證儲能系統安全、穩定運行,且支持海量數據采集、AI算法分析、復雜邏輯處理、本地數據存儲及邊緣計算等應用,滿足DC1500V安規設計。模塊化設計,完善多級保護,可多簇靈活配置。BMS鋰電池保護板將朝著高集成度、多功能化和智能化的方向發展。
基于模型的方法估算電池SOC,包括電化學阻抗頻譜法(EIS)和等效電路模型(ECM),通過模擬電池的電化學反應和電氣行為來進行深入的SOC分析。這些方法可評估內阻、容量和其他關鍵參數,從而多方面了解各種運行條件下的SOC。卡爾曼濾波是另一種流行的基于模型的技術,它能整合來自多個傳感器的數據,即使在動態環境中也能精確估算SOC。然而,卡爾曼濾波法的準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。大多數電動汽車使用不同的技術組合來準確測量SOC。庫侖計數和OCV快速獲得基本數據,而EIS、ECM和卡爾曼濾波則提供更詳細和更精確的信息。除此之外,神經網絡,人工智能的應用也在不斷的提高SOC的準確性。船用液冷儲能柜BMS電池管理系統采用主從兩級架構。移動儲能BMS電池管理
BMS被動均衡技術先于主動均衡在電動市場中應用,技術也較為成熟。平衡車BMS云平臺
開路電壓法估算電池SOC;鉛酸蓄電池的SOC與其開路電壓(OCV)之間存在近似線性關系,基于電池OCV的方法是,當電池與負載斷開時間超過兩小時時,電池的OCV與SOC成正比。然而,如此長的斷開時間對于電池來說可能太長而無法實現。與鉛酸電池不同,鋰離子電池的OCV與SOC之間不存在線性關系。OCV與SOC的關系是通過對鋰離子電池施加脈沖負載,然后讓電池達到平衡而確定的。所有電池的OCV與SOC之間的關系不可能完全相同。由于不同電池的傳統OCV-SOC有所不同,因此需要測量OCV-SOC的關系,以準確估算SOC。平衡車BMS云平臺