鋰電池過充過放的本質(zhì):充電時(shí),鋰離子從正極板脫嵌,通過電解液嵌入到負(fù)極板上;放電時(shí),鋰離子從負(fù)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(shí),隨著鋰離子的脫嵌,正極材料體積會(huì)發(fā)生一定量的收縮;放電時(shí),隨著鋰離子的嵌入,正極材料體積會(huì)發(fā)生一定量的膨脹。過充時(shí),正極晶格會(huì)產(chǎn)生崩塌,鋰離子在負(fù)極會(huì)形成鋰枝晶從而刺破隔膜,造成電池的損壞。過放時(shí),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(huì)破壞電池的物理結(jié)構(gòu),造成電池的損壞。BMS通過精細(xì)的監(jiān)測(cè)、保護(hù)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”。電池組續(xù)航明顯下降或充電異常(如充不滿、充放電時(shí)突然斷電)。品牌BMS效果
電池保護(hù)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(hù)板自耗電的電流一般是ua級(jí)別。工作自耗電電流較大,主要為保護(hù)芯片、mos驅(qū)動(dòng)等消耗。保護(hù)板的自耗電太大會(huì)過多消耗電池電量,如果長時(shí)間擱置的電池,保護(hù)板自耗電可能導(dǎo)致電池虧電。自耗電和內(nèi)阻等,他們不起保護(hù)作用,但是對(duì)電池的性能是有影響的。保護(hù)板的主回路內(nèi)阻也是一個(gè)很重要的參數(shù),保護(hù)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(hù)板進(jìn)行充放電時(shí),特別是mos部分,會(huì)產(chǎn)生大量的熱,因此一般保護(hù)板的mos上都需要貼一大塊的鋁片用于導(dǎo)熱和散熱。除了這些基本功能以外,保護(hù)板還有各種各樣的附加功能(如均衡),特別是帶軟件的保護(hù)板,功能更是異常豐富,比如藍(lán)牙、wifi、GPS、串口、CAN等應(yīng)有盡有,再高階一點(diǎn),就成了電池管理系統(tǒng)了(BMS)。 湖北高科技BMSBMS主要功能包括電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)(電壓/溫度/電流)、充放電控制、均衡管理、故障保護(hù)和通信交互。
BMS保護(hù)板分為分口與同口保護(hù)板。保護(hù)板為了現(xiàn)實(shí)保護(hù)電池的功能,必須要能夠主動(dòng)切斷電池主回路。因此,在電池包內(nèi)部,電池的主回路是要經(jīng)過保護(hù)板的。為了對(duì)充電和放電都能進(jìn)行操作,保護(hù)板必須具有兩個(gè)開關(guān),分別作用于充電和放電回路。在同口保護(hù)板中,這兩個(gè)開關(guān)串在一條線上,接到電池包外部,充電和放電都經(jīng)過此線。而在分口保護(hù)板中,電池分出兩根線,分別接充電開關(guān)和放電開關(guān),再接到電池外部。之所以會(huì)出現(xiàn)同口和分口保護(hù)板,是為了降低成本:一般電動(dòng)車鋰電池包的充電電流要比放電電流小,如果兩個(gè)開關(guān)串到一條線上,那么兩個(gè)開關(guān)就得照著大的買。而分口的話,充電電流小,就可以用一個(gè)更小的開關(guān)。這里說的開關(guān),其實(shí)就是MOSFET,是鋰電保護(hù)板的主要成本,而且國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)受限,重點(diǎn)部件需要進(jìn)口。隨著科技的不斷進(jìn)步,BMS正朝著更加智能化、節(jié)能化和小型化的方向發(fā)展。
BMS硬件保護(hù)板的主要功能包括幾個(gè)方面:一,能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電池的關(guān)鍵參數(shù),包括電壓、電流和溫度;第二,提供過壓和欠壓保護(hù),防止電池在充電或放電過程中超出安全電壓范圍;第三,支持過流保護(hù)以防止電池在充電或放電過程中產(chǎn)生超過額定值的電流;第四,持續(xù)監(jiān)測(cè)電池溫度,及時(shí)阻止過熱現(xiàn)象的發(fā)生;第五,在充電階段通過平衡電池單體電壓,以提高整體電池的使用壽命。BMS軟件保護(hù)板的主要功能則包括以下方面:一,通過嵌入式算法實(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)的估計(jì)和操作,以確保良好性能;第二,支持與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,例如與電動(dòng)車系統(tǒng)之間的信息傳遞;第三,允許用戶通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)電池的實(shí)時(shí)狀態(tài),提高監(jiān)管的便捷性;第四,積極收集、存儲(chǔ)電池運(yùn)行數(shù)據(jù),并提供分析工具,以便用戶更好地了解電池性能并作出相應(yīng)決策。 儲(chǔ)能BMS主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡的區(qū)別主要有能量的方式、啟動(dòng)均衡條件、均衡電流、成本等。
入局BMS制造的廠商分為幾類:一類是動(dòng)力電池BMS中具主導(dǎo)能力的終端用戶-車廠,事實(shí)上國外BMS制造實(shí)力較強(qiáng)的也就是車廠,如通用、特斯拉等;國內(nèi)有比亞迪、華霆?jiǎng)恿Φ?。第二類是電池廠,包含電芯廠商與做pack的廠商,如三星、寧德時(shí)代、欣旺達(dá)、德賽電池、拓邦股份、等;第三類BMS制造商,此類廠商有多年的電力電子技術(shù)積累,有高校背景或相關(guān)企業(yè)背景的研發(fā)團(tuán)隊(duì),如億能電子、杭州高特電子、協(xié)能科技等企業(yè)。目前看來儲(chǔ)能電池的終端用戶沒有加入BMS研發(fā)與制造的需求與具體行動(dòng),可以認(rèn)為儲(chǔ)能電池BMS行業(yè)缺乏一個(gè)占據(jù)了重要優(yōu)勢(shì)的參與者,給電池廠以及專注做儲(chǔ)能BMS的廠商留下了巨大的發(fā)展空間。儲(chǔ)能市場一旦確立,將給予電池廠與專門BMS生產(chǎn)廠商以非常大的發(fā)揮空間。在未來電動(dòng)汽車的BMS生產(chǎn)廠商也極有可能成為大規(guī)模儲(chǔ)能項(xiàng)目使用的BMS供應(yīng)商的重要組成部分。 BMS 如何預(yù)防電池過熱?工商業(yè)儲(chǔ)能BMS管理系統(tǒng)軟件開發(fā)
BMS如何延長電池壽命?品牌BMS效果
儲(chǔ)能BMS主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡的區(qū)別主要有能量的方式、啟動(dòng)均衡條件、均衡電流、成本等。具體區(qū)別如下:能量的方式:主動(dòng)均衡-主動(dòng)采用儲(chǔ)能器件,將荷載較多能量的電芯部分能量轉(zhuǎn)移到能量較少的電芯上,是能量的轉(zhuǎn)移。被動(dòng)均衡運(yùn)用電阻,將高荷電電量電芯的能量消耗掉,減少不同電芯之間差距,是能量的消耗。啟動(dòng)均衡條件:只要壓差大于設(shè)定值便開始啟動(dòng)主動(dòng)均衡,均衡時(shí)間一般是24小時(shí)都在工作。在電池快接近充滿的電壓下才啟動(dòng)被動(dòng)放電均衡,均衡時(shí)間一般就幾個(gè)小時(shí)。均衡電流:主動(dòng)均衡電流可達(dá)1-10A,充放電過程均可實(shí)現(xiàn),均衡效果明顯。被動(dòng)均衡電流35mA-200mA不等,均衡電流越大,發(fā)熱越嚴(yán)重。成本:主動(dòng)均衡電路復(fù)雜,故障率高,成本高。被動(dòng)均衡軟硬件實(shí)現(xiàn)簡單,成本低。隨著電芯制造工藝不斷提升,電芯間的一致性越來越高。出于電路結(jié)構(gòu)和成本考慮,被動(dòng)均衡的策略目前仍然是市場的主流選擇。 品牌BMS效果