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。 电池包一般是由电池模组、热管理系统、电池管理系统(BMS)、电气系统及结构件组成。电池PACKBMS电池管理系统设计
储能BMS均衡技术主要是指电池管理系统BMS中用于维护电池组中各个单体电池电量一致性的技术。其基本原理是通过监控电池组的充放电状态,以及各个单体电池的电压、电流、温度等参数,然后通过相应的控制策略,对电池单体进行充放电过程中的调节,降低电池单体之间的不均衡特性,使得各个单体电池的电量尽可能地保持一致,从而提高整个储能系统的性能和寿命。目前,有两种常见的均衡方式:被动均衡和主动均衡。这两种方法都适用于比较大限度地提高可用容量和延长电池寿命。 电池包BMS云平台通过实时监测和保护电池,避免电池过充、过放等问题,BMS系统保护板能够延长电池的使用寿命。
电池保护系统中的SOP管理。SOP(StateofPower)表示当前电池能够充电或者放电的阈值功率,它的精确估算可以比较大限度地提高电池的利用率。比如在加速时,可以供应阈值的功率而不伤害电池;在刹车时,可以尽量多地回收能量而不伤害电池,这样可以保证车辆在行驶过程中不会因为欠压或者过流而失去动力。精确的SOP估算非常重要,例如一组均衡较好的电池包,在处于高电量的状态时,彼此间SOC相差很小(一般小于2%);但当SOC很低时,可能会出现某节电芯电压急速下降的情况。为了保证每一节电芯电压始终不低于过放电压,SOP必须精确地估算出下一时刻该电芯能够输出的阈值输出功率,以限制对电池的使用从而保护电池。同理,动能回收需要计算好的SOP保证电压比较高的某节电芯不会进入过充保护,也不能进入过流保护。
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系统实时监测电池状态,确保在充放电过程中的稳定性和安全性,从而保障设备和用户的安全。
两轮电动车BMS行业内成为两轮电动车电池保护板分为硬件板与软件板。所谓硬件板,就是保护板上没有可以进行编程的芯片,只是按照特定的线路进行连接,保护板的参数是固定的。这一类保护板一般成本较低,功能简单,很难实现逻辑上的特殊控制要求。而软件板则是在硬件板的基础上,加了可以编程的芯片,因此这类保护板除了实现基本功能以外,还能实现很多特殊的功能。只要通过修改程序和添加外设,基本可以实现任何功能。比如远程引爆车辆中的锂电池。 BMS总成包括电池组、线束、结构件、BMS保护板等组件组成。储能BMS
BMS能够实时获取电池的基本参数,包括电压、温度和电流等。电池PACKBMS电池管理系统设计
影响单体锂离子电池SOH的副反应。对于理想的锂离子电池,在充放电过程中只考虑锂离子在正负极之间的嵌入和脱出,可以认为不存在锂离子的不可逆消耗,容量没有衰减。但实际上,锂离子电池在循环使用过程中,每时每刻都有副反应存在,伴随着活性物质不可逆消耗等,并逐渐累积,影响电池的SOH。通常造成活性物质不可逆消耗的主要因素有:正极材料的溶解;正极材料的相变化;电解液的分解;过充电;界面膜的形成;集流体的腐烛。影响动力电池组SOH的因素当单体动力电池寿命一定时,动力电池的连接方式、电池组内单体电池的数量及其不一致程度都是影响动力电池组寿命的因素。电池组在实际使用过程中,优先采用先并后串的成组方式,不仅可以提高电池组的性能可靠性,还能保证电池组的使用寿命。 电池PACKBMS电池管理系统设计