從市場(chǎng)數(shù)據(jù)來看,BMS市場(chǎng)前景十分廣闊。受益于電動(dòng)汽車、消費(fèi)電子等行業(yè)的蓬勃發(fā)展,BMS市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張。盡管2020年受全球衛(wèi)生事件影響,全球BMS市場(chǎng)規(guī)模增速有所下滑,但隨著電動(dòng)汽車市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,以及對(duì)電池效率要求日益提高,BMS市場(chǎng)重拾增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。據(jù)BusinessWire估算及前瞻產(chǎn)業(yè)研究院分析,2021年全球BMS市場(chǎng)規(guī)模達(dá)億美元,預(yù)計(jì)到2026年將攀升至131億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)達(dá)15%。其中,電動(dòng)汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展極大推動(dòng)了BMS的進(jìn)步,2020年動(dòng)力電池應(yīng)用在全球BMS下游應(yīng)用占比中高達(dá)54%。2021年全球汽車電池管理系統(tǒng)BMS市場(chǎng)規(guī)模達(dá)億美元,較上一年大幅增長(zhǎng),2022年更是增長(zhǎng)至46億美元,預(yù)計(jì)2023年將達(dá)到50億美元。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng),2020年BMS市場(chǎng)需求規(guī)模為97億元,2021年汽車BMS市場(chǎng)規(guī)模達(dá)億元,同比增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)未來,隨著國(guó)內(nèi)乃至全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)的進(jìn)一步拓展。 BMS向高精度監(jiān)測(cè)、AI智能預(yù)測(cè)、云端協(xié)同管理和多類型電池兼容(如固態(tài)電池)方向發(fā)展。湖南品牌BMS
BMS管理哪些東西?與BMS相關(guān)的幾大塊,電壓、電流、溫度、均衡,信息等,BMS保護(hù)板通過采集電壓、電流、溫度等信息,評(píng)估BMS當(dāng)前狀態(tài)。BMS首先對(duì)電池包進(jìn)行信息采集,包括電壓,電流,溫度三個(gè)維度的信息提取。其次,BMS對(duì)電池包的SOX算法進(jìn)行估算。然后BMS會(huì)對(duì)電池包進(jìn)行安全診斷,包括過流,過壓,欠壓,高溫,低溫,斷路的保護(hù)。再次是對(duì)電池包的能量進(jìn)行管理,一般分為被動(dòng)管理和主動(dòng)管理兩種類型。還會(huì)對(duì)電池包進(jìn)行信息的管理,包含數(shù)據(jù)的整車交互以及日志的存儲(chǔ)。BMS是動(dòng)力鋰電池組的中心操作單元,它能實(shí)時(shí)采集單體電池的電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù),通過均衡算法調(diào)節(jié)各電芯的充放電狀態(tài),避免因電芯不一致性導(dǎo)致的容量衰減或安全。 湖南品牌BMSBMS如何保證電池安全?
BMS保護(hù)板的被動(dòng)均衡技術(shù)顧名思義,被動(dòng)均衡就是將單體電池中容量稍多的個(gè)體消耗掉,實(shí)現(xiàn)整體的均衡。被動(dòng)均衡又稱為能量耗散式均衡,工作原理是在每節(jié)電芯上并聯(lián)一個(gè)電阻,當(dāng)某個(gè)電芯提前充滿,而又需要繼續(xù)給其他電芯充電時(shí),通過電阻對(duì)電壓高的電芯以熱量形式釋放電量,為其他電芯爭(zhēng)取更多充電時(shí)間。由于被動(dòng)均衡結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單,所以使用比較廣。但是被動(dòng)均衡也有明顯的缺點(diǎn),由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制作成本低,采用電阻耗能產(chǎn)生熱量,從而會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的效率降低。并且均衡時(shí)間短,效果不佳,一般均衡時(shí)間都在充電周期末期。此外,只能對(duì)高電壓電池進(jìn)行放電,無(wú)法對(duì)劣質(zhì)電池進(jìn)行改進(jìn)。在適用場(chǎng)景上,被動(dòng)均衡更適合于小容量、低串?dāng)?shù)的鋰電池組應(yīng)用,可以釋放每顆電芯的儲(chǔ)能能力,實(shí)現(xiàn)電量的利用。
不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)BMS的需求差異較大。在消費(fèi)電子領(lǐng)域(如智能手機(jī)),BMS高度集成化,芯片面積只幾平方毫米,側(cè)重基礎(chǔ)保護(hù)與充放電操作;而在新能源汽車中,BMS需管理數(shù)百節(jié)電芯,支持ISO26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)(ASIL-C/D等級(jí)),并與整車作用器(VCU)、電機(jī)作用器(MCU)實(shí)時(shí)通信,實(shí)現(xiàn)能量回收(制動(dòng)時(shí)回收功率可達(dá)100kW)與動(dòng)態(tài)功率限制(如低溫下限制放電電流防止析鋰)。儲(chǔ)能電站的BMS則面臨更大規(guī)模挑戰(zhàn):一個(gè)20英尺集裝箱式儲(chǔ)能系統(tǒng)可能包含上千節(jié)電芯,BMS需采用分層架構(gòu)——從控單元(Slave)管理單簇電池,主控單元(Master)協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng),同時(shí)支持Modbus/TCP或CAN總線與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)交互。技術(shù)難點(diǎn)集中在電芯一致性維護(hù)(容量差異需操作在1%以內(nèi))與循環(huán)壽命優(yōu)化(目標(biāo)25年運(yùn)營(yíng)周期)。此外,熱失控防護(hù)是BMS設(shè)計(jì)的非常終挑戰(zhàn):當(dāng)某節(jié)電芯發(fā)生內(nèi)短路時(shí),BMS需在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)切斷故障區(qū)域,并觸發(fā)滅火裝置,同時(shí)通過多層隔熱材料阻斷熱擴(kuò)散鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 通過平衡管理,BMS系統(tǒng)保護(hù)板能夠確保電池組內(nèi)各節(jié)電池的壓差不大,從而提高整個(gè)電池組的充放電性能。
鋰電池(可充型)之所以需要保護(hù),是由它本身特性決定的。由于鋰電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電,因此鋰電池鋰電組件總會(huì)跟著一塊精致的保護(hù)板和一片電流保護(hù)器出現(xiàn)。鋰電池的保護(hù)功能通常由保護(hù)電路板和PTC等電流器件協(xié)同完成,保護(hù)板是由電子電路組成,在-40℃至+85℃的環(huán)境下時(shí)刻準(zhǔn)確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流,及時(shí)操控電流回路的通斷;PTC在高溫環(huán)境下防止電池發(fā)生惡劣的損壞。保護(hù)板通常包括控制IC、MOS開關(guān)及輔助器件NTC、ID、存儲(chǔ)器等。其中控制IC,在一切正常的情況下控制MOS開關(guān)導(dǎo)通,使電芯與外電路溝通,而當(dāng)電芯電壓或回路電流超過規(guī)定值時(shí),它立刻控制MOS開關(guān)關(guān)斷,保護(hù)電芯的安全。NTC是Negativetemperaturecoefficient的縮寫,意即負(fù)溫度系數(shù),在環(huán)境溫度升高時(shí),其阻值降低,使用電設(shè)備或充電設(shè)備及時(shí)反應(yīng)、控制內(nèi)部中斷而停止充放電。ID是Identification的縮寫,即身份識(shí)別的意思它分為兩種:一是存儲(chǔ)器,常為單線接口存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)電池種類、生產(chǎn)日期等信息;二是識(shí)別電阻。兩者可起到產(chǎn)品的可追溯和應(yīng)用的限制的作用。 電池均衡管理是通過控制策略使電池組中各個(gè)單體電池的電壓或容量保持一致,以提高電池組的整體性能和壽命。進(jìn)口BMSIC
連電池BMS保護(hù)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲取電池的基本參數(shù),包括電壓、溫度和電流等。湖南品牌BMS
電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem,簡(jiǎn)稱BMS)作為電池組的“大腦”,在電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)、消費(fèi)電子等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用,中心功能涵蓋實(shí)時(shí)監(jiān)控、安全保護(hù)、均衡管理及協(xié)同操作等多個(gè)方面。它通過傳感器實(shí)時(shí)采集單體電池電壓、總電壓、電流、溫度等參數(shù),精細(xì)估算電池的荷電狀態(tài)(SOC)和良好狀態(tài)(SOH),例如在電動(dòng)汽車中可避免電量誤判導(dǎo)致的拋錨,并為電池老化維護(hù)提供依據(jù)。安全保護(hù)是其中心職責(zé),當(dāng)電池出現(xiàn)過充、過放、過流、短路或溫度異常時(shí),會(huì)立即切斷回路以防危險(xiǎn),如低溫充電時(shí)限制電流避免鋰枝晶引發(fā)短路。由于制造差異,電池組內(nèi)單體電池易失衡,BMS通過主動(dòng)或被動(dòng)均衡技術(shù)調(diào)整充放電狀態(tài),確保性能一致,其中主動(dòng)均衡通過能量轉(zhuǎn)移效率更高。此外,BMS能與整車操控器、電機(jī)操作器等協(xié)同工作,優(yōu)化動(dòng)力輸出,并通過通信協(xié)議上傳數(shù)據(jù)至云端或終端,方便用戶查看與廠商診斷。在儲(chǔ)能領(lǐng)域,它協(xié)調(diào)充放電與電網(wǎng)調(diào)度;在消費(fèi)電子中維護(hù)續(xù)航與安全。隨著新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展,BMS正朝著高精度、低功耗、智能化方向演進(jìn),結(jié)合AI預(yù)測(cè)衰減趨勢(shì),是維持電池系統(tǒng)安全運(yùn)行的中心技術(shù),直接影響電池可靠性與經(jīng)濟(jì)性,是新能源產(chǎn)業(yè)鏈不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 湖南品牌BMS