目前BMS架構主要分為集中式架構和分布式架構。集中式BMS將所有電芯統一用一個BMS硬件采集,適用于電芯少的場景。集中式BMS具有成本低、結構緊湊、可靠性高的優點,一般常見于容量低、總壓低、電池系統體積小的場景中,如電動工具、機器人(搬運機器人、助力機器人)、IOT智能家居(掃地機器人、電動吸塵器)、電動叉車、電動低速車(電動自行車、電動摩托、電動觀光車、電動巡邏車、電動高爾夫球車等)、輕混合動力汽車。目前行業內分布式BMS的各種術語五花八門,不同的公司,有不同的叫法。動力電池BMS大多是主從兩層架構。儲能BMS則因為電池組規模較大,多數都是三層架構,除了從控、主控之外,還有一層總控。智慧動鋰電子是一家集鋰電池安全管理硬件、軟件及BMS系統方案于一體的綜合服務商。鋰電池保護板主要由維護IC(過壓維護)和MOS管(過流維護)構成,用來保護鋰電池電芯安全。電動自行車鋰電池保護板電池管理系統研發
在工作原理上,當電芯電壓處于正常工作區間(如 2.5V 至 4.3V)時,控制 IC 控制 MOS 開關保持導通狀態,使電芯與外電路順暢連接,保護板正常輸出電壓。一旦電芯電壓出現異常,例如達到過充設定值,控制 IC 便會迅速發出指令,斷開 MOS 開關的輸出,停止充電;當電芯電壓下降至過放設定值,控制 IC 會立即切斷放電回路;在短路情況下,負載電流急劇增大達到極限值,保護板會迅速響應,切斷放電回路,從而詳盡守護鋰電池的安全。鋰電池保護板廣泛應用于消費電子、電動交通工具、儲能系統等眾多領域。在消費電子領域,像手機、平板電腦、筆記本電腦等設備中,保護板確保了鋰電池在頻繁充放電過程中的安全性與穩定性,讓用戶能夠放心使用;在電動交通工具領域,如電動汽車、電動自行車,保護板對于保障動力系統的可靠運行至關重要,防止電池在充放電時出現過充、過放、過流等問題,為出行安全保駕護航;在儲能系統領域,無論是太陽能儲能系統、風力儲能系統,還是家庭儲能設備,保護板都能有效保護大容量鋰電池組,提升儲能系統的穩定性與使用壽命。如何鋰電池保護板管理系統方案定制保護板正朝著更高集成度、更強智能化方向發展,以適應更復雜的應用場景。
鋰電池保護板作為鋰電池管理系統(BMS)的中心組件,是保障鋰電池安全、高效運行的關鍵環節。其中心功能與優異性能的實現,依賴于多個精密中心部件的緊密協作與高效聯動。控制芯片(IC)作為保護板的中心,承擔著實時監測電池電壓、電流及溫度等關鍵參數的重任。它通過內置的精密算法,對這些參數進行快速分析,并根據預設的安全閾值,精細判斷電池狀態,進而發出精確的控制指令。這一過程如同大腦對身體的精細調控,確保電池始終運行在安全范圍內。MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)則是執行這些控制指令的“肌肉力量”。它具備極快的響應速度和強大的電流承載能力,能夠根據控制芯片的指令,迅速切斷或導通電路,有效防止電池因過充、過放、過流或短路而遭受損害。精密電阻與電容在采樣和濾波過程中發揮著至關重要的作用。它們如同保護板的“感官系統”,確保控制芯片接收到的電壓、電流信號準確無誤,為控制決策提供可靠依據。溫度傳感器則如同電池的“體溫計”,實時監測電池溫度,為溫度保護提供關鍵數據支持。一旦溫度超出安全范圍,保護板將立即采取措施,防止電池因高溫或低溫而受損。
工業設備應用(如AGV機器人、醫療設備)則對鋰電池保護板的可靠性與環境適應性提出更高要求。工業級BMS選用耐壓100V以上的MOSFET和鉭電容,在-40℃~85℃寬溫域內穩定工作,PCBA板噴涂三防漆以抵御粉塵、濕氣侵蝕。醫療設備電池需符合IEC 60601標準,保護板漏電流嚴格控制在10μA以下,并通過隔離電路杜絕患者觸電風險。礦用設備更結合防爆外殼與保護板聯動機制,在檢測到短路時優先切斷外部負載而非電池內部回路,避免電火花引發瓦斯危險。這類場景中,BMS上電自檢功能成為標配,可自動診斷MOS管通斷狀態,預防隱性故障積累。新型電子元件和PCB板材料的引入也將為鋰電池保護板的技術升級提供有力支持。
隨著新能源產業的快速發展,動力鋰離子電池廣泛應用于基站儲能、UPS、電動汽車,以及電動工具、自行車滑板車、電摩、太陽能路燈、逆變器、噴霧器、航模、筋膜槍、智能裝備等多個市場領域。相對于鉛酸、鎳氫鎳鎘電池而言,鋰離子電池具有不可替代的優勢。其無記憶效應、自放電小(不到鎳氫電池的1/20)、循環次數多(鉛酸一般 400次,而鐵鋰電池可達 2000次),使用壽命長;可高倍率充放電,充電快,大電流工作時能平穩放電;重量輕、體積小,能量密度約為鉛酸電池的6倍,單體工作電壓約等于 3只鎳鎘電池或鎳氫電池的串聯電壓;綠色環保,不含鉛、鎘、汞等重金屬。實際應用中動力鋰離子電池組必須配備的保護電路,故采用動力鋰電池保護板確保鋰離子電池安全性及電池容量、使用壽命等。鋰電池保護板的智能化趨勢體現在哪些方面?硬件鋰電池保護板軟件開發
鋰電池保護板壽命有多久?電動自行車鋰電池保護板電池管理系統研發
BMS保護板的SOX算法估算方法。SOX包括SOC、SOE和SOP。SOC估計方法傳統方法:安時積分法、開路電壓法基于電池模型的方法:卡爾曼濾波法、粒子濾波算法神經網絡算法:神經網絡算法。SOP算法:根據電池的SOC和溫度,查表確定持續充放電最大功率瞬時充放電最大功率。電芯的去極化速度,決定當前最大功率使用的頻率。當SEI膜表面的Li離子堆積速度大于負極的吸收速度時候,就會發生電壓下降,最大功率無法維持。因此,SOP的計算難點是峰值功率與持續功率如何過度?SOH算法:兩點法計算SOH根據OCV-SOC曲線確定兩個準確的SOC值,并安時累積計算這兩個SOC之間的累積充入或放出電量,然后計算出電池的容量,從而得到SOH。算法有一定難度,需要大量的數據和模型,才能較準確的估算。電動自行車鋰電池保護板電池管理系統研發