主动均衡技术主动均衡又称非能量耗散式均衡,其原理在充电和放电循环期间,是将能量高的电芯内的能量转移到能量低的电芯中去,使得电池PACK内的电荷得到重新分配,从而缩短充电时间,延长放电使用时间。在适用场景上,主动均衡更加适用于大容量、高串数的锂电池组应用。BMS被动均衡技术先于主动均衡在电动市场中应用,技术也较为成熟些。主动均衡则较为复杂,变压器方案的设计以及开关矩阵的设计无疑会使成本增加明显。但主动均衡相比采用能量传递分配的原则,因而能量利用率相比被动均衡更高。在实际应用中,主动均衡技术也被普遍认为更为高效和合理。例如,科列自主研发的双向DC-DC主动均衡芯片,它采用了先进的智能算法,能够快速有效地补偿电池组产生的差异,确保电池一致性,延长电池组的使用寿命和平均无故障时间。 BMS被动均衡技术先于主动均衡在电动市场中应用,技术也较为成熟些。电池组BMS保护IC
BMS是BatteryManagementSystem首字母缩写,电池管理系统。它是配合监控储能电池状态的装置,主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。一般BMS表现为一块电路板,即BMS保护板,或者一个硬件盒子。BMS保护板或者BMS保护盒子通过采样线、镍片等与电芯组成的pack连接,通过对系统状态的实时监控,达到管理电池组的目的。BMS总成包括电池组、线束、结构件、BMS保护板等组件组成,其中电池组是由一系列单体电芯组合而来,通常单体电芯电压、容量都较低,如果想得到更高电压平台和更大容量的电池包,就需要多个电芯组合。 电动摩托车BMS电池管理系统软件设计BMS还需要根据采集到电池的相关信息。
基于模型的方法估算电池SOC,包括电化学阻抗频谱法(EIS)和等效电路模型(ECM),通过模拟电池的电化学反应和电气行为来进行深入的SOC分析。这些方法可评估内阻、容量和其他关键参数,从而多方面了解各种运行条件下的SOC。卡尔曼滤波是另一种流行的基于模型的技术,它能整合来自多个传感器的数据,即使在动态环境中也能精确估算SOC。然而,卡尔曼滤波法的准确性容易受到传感器漂移、极端温度变化和电池行为变化等外部因素的影响。大多数电动汽车使用不同的技术组合来准确测量SOC。库仑计数和OCV快速获得基本数据,而EIS、ECM和卡尔曼滤波则提供更详细和更精确的信息。此外,神经网络,人工智能的应用也在不断的提高SOC的准确性。
BMS系统保护板的功能:电池充放电状态监测:BMS系统保护板能够实时监测电池的电压、电流、温度等关键参数,确保电池在安全的工作范围内运行。过充与过放保护:当电池充电时,如果电压超过设定的安全范围,BMS系统保护板会立即断开充电电路,防止电池过充;同样地,当电池放电时,如果电压低于设定的安全范围,BMS系统保护板会及时断开放电电路,防止电池过放。温度保护:通过温度传感器实时监测电池的温度,当温度过高或过低时,BMS系统保护板会采取相应的措施,如降低充电电流或停止充电,以保护电池不受损害。短路保护:BMS系统保护板还具有短路保护功能,当检测到电池组内部或外部发生短路时,会立即切断电源,防止短路造成的损害。平衡管理:对于多节电池的电动车,BMS系统保护板还能实现电池的平衡管理,确保每节电池在充放电过程中的压差不大,从而提高整个电池组的使用寿命和性能。当电池放电时,如果电压低于设定的安全范围,BMS系统保护板会及时断开放电电路,防止电池过放。
锂电池BMS保护板的过充保护:场效应管Q1、Q2可等效为两只开关,当Q1或Q2的G极电压大于1V时,开关管导通。导通开关管的D、S间内阻很小(数十毫欧姆),相当于开关闭合;当G极电压小于0.7V时,开关管截止,截止的开关管的D、S极间的内阻很大(几兆欧姆),相当于开关断开。电池包充电时,当锂动力电池包通过充电器正常充电时,随着充电时间的增加,电芯两端的电压将逐渐升高,当电芯电压升高到4.4V(通常称为过充保护电压)时,控制IC将判断电芯已处于过充电状态,控制IC将使Q2截止,此时电芯的B一极与保护电路的P-端之间处于断开状态并保持,即电芯的充电回路被切断,停止充电。BMS系统保护板能够实时监测电池的电压、电流、温度等关键参数,确保电池在安全的工作范围内运行。电池组BMS保护IC
BMS保护板也可以按照串数和持续放电电流大小来分。电池组BMS保护IC
电池管理系统(BMS)对电池SOH的管理。什么是SOH?SOH(Stateofhealth),意指电池的健康状况,和SOC同为动力电池的关键状态参数。电池在使用过程中会不断老化,当健康状况劣化至一定程度时,便不再满足电动车的使用要求,因此需对电池的SOH进行监控。与SOC的估计相比,SOH的预测更为复杂,一般需借助于各类滤波算法实现。在当前工程实际中,电池的SOH的考量因素主要有电池容量和内阻两个指标。那么动力电池包SOH的影响因素有哪些呢?影响动力电池包SOH的因素可以从两个角度来看:一是在电池单体层级;二是单体电池成组的影响。 电池组BMS保护IC
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