目前BMS架构主要分为集中式架构和分布式架构。集中式BMS将所有电芯统一用一个BMS硬件采集,适用于电芯少的场景。集中式BMS具有成本低、结构紧凑、可靠性高的优点,一般常见于容量低、总压低、电池系统体积小的场景中,如电动工具、机器人(搬运机器人、助力机器人)、IOT智能家居(扫地机器人、电动吸尘器)、电动叉车、电动低速车(电动自行车、电动摩托、电动观光车、电动巡逻车、电动高尔夫球车等)、轻混合动力汽车。目前行业内分布式BMS的各种术语五花八门,不同的公司,不同的叫法。动力电池BMS大多是主从两层架构。储能BMS则因为电池组规模较大,多数都是三层架构,在从控、主控之上,还有一层总控。 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。充电柜BMS电池管理系统云平台设计
开路电压法估算电池SOC;铅酸蓄电池的SOC与其开路电压(OCV)之间存在近似线性关系,基于电池OCV的方法是,当电池与负载断开时间超过两小时时,电池的OCV与SOC成正比。然而,如此长的断开时间对于电池来说可能太长而无法实现。与铅酸电池不同,锂离子电池的OCV与SOC之间不存在线性关系。锂离子电池SOC与OCV之间的典型关系如图所示。OCV与SOC的关系是通过对锂离子电池施加脉冲负载,然后让电池达到平衡而确定的。所有电池的OCV与SOC之间的关系不可能完全相同。由于不同电池的传统OCV-SOC有所不同,因此需要测量OCV-SOC的关系,以准确估算SOC。 光伏板BMS云平台开发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。
船用液冷储能柜BMS电池管理系统采用两级架构,每一套电池管理系统由电池模组管理单元BMU、电池簇管理单元BCU组成。BMS系统具有模拟信号高精度检测及上报,故障告警、上传和存储,电池保护,参数设置;被动均衡,电池组SOC标定、操作账号权限与密码管理、与其它设备信息交互等功能。从控单元BMU通过对各单体电池的电压和温度进行精确采集,实现对电池状态的实时监控。模块具有可靠的数据通讯功能,系统运行过程中,可实现与电池管理系统主控单元或者其他设备之间的通讯。主控单元BCU是电池管理系统的控制中枢,它通过与从控单元通讯实现对电池单体电压、温度等的检测,并检测电池组总电压、充放电流、对地绝缘电阻等外特性参数,按照特定的算法对电池内部状态(容量、SOC、SOH等)进行估算和监控,在此基础上实现了对电池组的充放电管理、热管理、绝缘检测、单体均衡管理和故障报警;它可以通过通信总线实现与PCS、EMS等实现数据交换,通过菊花链实现与BMU通讯。
BMS电池保护板也可以按照电芯材料来区分。不同的电芯材料,放电截止电压和充电截止电压是不一样的。因此,所使用的保护板也是不一样的,最常见的就是三元保护板和磷酸铁锂保护板,一般三元电芯电压范围为2.7-4.2v,而磷酸铁锂则是2.5-3.6v。保护板的电流保护,一方面是防止充电电流太大,另一方面是防止放电电流太大。过大的电流,会伤害电池,也可能烧坏保护板自身。首先,保护板有一个基本的关键参数:放电电流和充电电流。该电流是保护板的持续放电或者充电电流,它表示了保护板自己的载流能力,和电池无关。除了该参数以外,保护板还有一对电流参数,即充电保护电流和放电保护电流。顾名思义,就是在充电或者放电过程中,电流超过该值的大小就关断。同之前的道理一样,电流的保护也是有延时的,不过电流保护的恢复是自动的,只要电流减小就会自动恢复。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。
锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC等电流器件协同完成,保护板是由电子电路组成,在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流,及时控制电流回路的通断;PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。保护板通常包括控制IC、MOS开关及辅助器件NTC、ID、存储器等。其中控制IC,在一切正常的情况下控制MOS开关导通,使电芯与外电路沟通,而当电芯电压或回路电流超过规定值时,它立刻控制MOS开关关断,保护电芯的安全。NTC是Negativetemperaturecoefficient的缩写,意即负温度系数,在环境温度升高时,其阻值降低,使用电设备或充电设备及时反应、控制内部中断而停止充放电。ID是Identification的缩写,即身份识别的意思它分为两种:一是存储器,常为单线接口存储器,存储电池种类、生产日期等信息;二是识别电阻。两者可起到产品的可追溯和应用的限制。 如果需要更高级的电池管理策略,对灵活性和升级能力有更高要求,那么软件BMS板可能更为合适。太阳能BMS云平台
如果是对基本功能的要求较高,且成本预算较为有限,BMS硬件保护板可能是一个不错的选择。充电柜BMS电池管理系统云平台设计
什么是电池荷电状态(SOC)?电池荷电状态(SOC)是电池管理的一个重要指标,尤其是对锂离子电池而言。它指的是电池相对于其容量的电量水平,通常用百分比表示。SOC用于确定电池的剩余电量,而剩余电量对于预测电池的性能和使用寿命至关重要。测量电池的充电状态并不是一项简单的任务,有很多种方法,比如电压/电流积分、阻抗测量和库仑计数等。确定电动汽车电池SOC的技术各不相同,主要有开路电压法,库仑计数法,基于模型的方法几种。 充电柜BMS电池管理系统云平台设计