電池保護板的自身參數,比如自耗電分為工作自耗電和靜態(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。保護板的主回路內阻也是一個很重要的參數,保護板的主回路內阻主要來源于pcb板上鋪設阻值,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(如均衡功能),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了(BMS)。BMS的均衡管理是什么?便攜式戶外電源BMS系統
BMS 的均衡管理功能在電池組的運行中扮演著至關重要的角色。在電池組實際充放電進程里,由于電池單體在制造工藝上的細微差別,以及內阻、自放電率等固有特性的不同,各單體電池的電壓、荷電狀態(SOC)等參數會逐漸產生不一致的狀況。而均衡管理功能的中心作用,便是借助特定手段促使電池組內各個單體電池的電壓、SOC 等參數盡可能趨向一致,有效規避因個別電池過充或過放而對整個電池組性能與壽命造成不良影響。集中式 BMS:將所有電池單體的監測和管理功能集中在一塊主控板上,適用于電池數量較少、系統規模較小的場合,如電動工具、智能家居、電動自行車等。分布式 BMS:把電池單體的監測和管理功能分散到多個從控板上,主控板負責協調和管理,適用于電池數量較多、系統規模較大的場合,如電動汽車、儲能系統等。電池包BMS電池管理系統平臺智能化、高精度、長壽命的發展趨勢。
在組成結構上,BMS 分為硬件與軟件兩大部分。硬件包含主控單元,通常由微控制器(MCU)或數字信號處理器(DSP)擔當,負責數據處理與指令發出;電壓、電流、溫度采集電路,分別用于采集對應參數;保護電路在異常時切斷電路;均衡電路實現電池電量平衡;通信接口電路支持多種通信協議,保障數據傳輸。軟件涵蓋底層驅動軟件,負責硬件交互;電池管理算法,如 SOC 估算、SOH 評估、均衡及充放電控制算法等,是 BMS 重心;通信協議棧保障通信順暢;用戶界面軟件則為用戶提供直觀操作界面。
在儲能系統中,儲能電池只與高壓儲能變流器交互,變流器從交流電網取電,給電池組充電,或者電池組給變流器供電,電能通過變流器轉換到交流電網。儲能系統的通信、電池管理系統主要與變流器和儲能電站調度系統有信息交互關系。另一方面,電池管理系統向變流器發送重要狀態信息,確定高壓電力交互狀況,另一方面,電池管理系統向儲能電站的調度系統PCS發送較詳盡的監視信息。電動汽車BMS在高壓下與電動機和充電機有能量交換關系的通信方面,與充電機在充電過程中有信息交互,在所有應用過程中與整車控制器有較詳細的信息交互。BMS的標準化、模塊化也是一個重要的發展方向。
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。如果發生正極材料體積過度膨脹,會破壞電池的物理結構,從而導致電池的損壞。檢查通信信號、測量單體電壓一致性、驗證保護功能(如過壓觸發斷電)。特種車輛BMS電池管理系統云平臺設計
BMS系統保護板能夠確保電池組內各節電池的壓差不大,從而提高整個電池組的充放電性能。便攜式戶外電源BMS系統
從實現方式來看,主要分為被動均衡與主動均衡。被動均衡,即耗能式均衡,一般利用電阻等耗能元件來消耗電壓較高電池的多余電量,以此促使電池組中各單體電池電壓趨于均衡。這種方式結構簡易、成本較低,然而會產生熱量,導致能量浪費,且均衡效率相對不高,比較適用于對成本較為敏感、電池組容量較小以及充電頻率不高的應用場景,例如一些小型鋰電池設備。主動均衡,也叫非耗能式均衡,它借助電感、電容、變壓器等儲能元件,把電量從電壓高的電池轉移到電壓低的電池,實現電池間的能量轉移與均衡。主動均衡方式能夠優異減少能量損耗,均衡速度快、效率高,適用于大容量、高倍率充放電的電池組,像電動汽車、儲能系統等對電池性能和安全性要求嚴苛的領域,不過其電路結構復雜,成本也相對較高。便攜式戶外電源BMS系統