嵌入式处理器是嵌入式系统的关键,是控制、辅助系统运行的硬件单元。嵌入式处理器可以分为嵌入式微处理器(MPU)、嵌入式微控制器(MCU)、嵌入式DSP 处理器(EDSP)及嵌入式片上系统(SoC)。电池管理芯片通常以SoC的形式,直接在片内处理器中嵌入软件代码,通过软硬件无缝结合,灵活实现对电池状态的监测、计量、控制、通讯等功能,把过去许多需要系统设计解决的问题集中在芯片设计中解决,从而简化系统设计,提高集成度,降低系统功耗,提高可靠性。BMS系统保护板在预防过充、过放、短路等问题方面发挥着重要作用,有效降低了电池损坏甚至起火的风险。电池PACKBMS保护芯片
造成锂电池活性物质不可逆消耗的主要因素有:1)正极材料的溶解:正极材料的溶解造成正极活性物质减少,溶解的正极材料游离到负极时会造成负极界面膜的不稳定,被破坏的界面膜再形成时会消耗锂离子,造成锂离子的减少。2)正极材料的相变化:锂离子在电极间正常脱嵌时,总会伴随着宿主结构摩尔体积的变化,结构不可逆转变,影响颗粒与电极间的电化学接触,造成容量衰减。3)电解液的分解:在锂离子电池充电过程中,电解液对含碳电极具有不稳定性,因此会发生还原反应。电解液还原消耗了电解质及其溶剂,对电池容量及循环寿命产生不良影响。4)过充电:电池在过充电时,不仅会造成负极形成锂沉淀、电解液氧化和正极氧的损失,消耗活性物质导致容量不可逆损失,还会有安全隐患。5)界面膜的形成:界面膜(SEI膜)的形成会消耗锂离子,一般发生在起初的几次充放电时。6)集流体的腐烛:锂离子电池中的集流体材料常用铝和铜,两者的腐蚀会在表面形成膜,电池内阻增大,放电效率下降,继而造成电池寿命衰减。 铅酸改锂电池BMSIC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。
BMS保护板的被动均衡技术顾名思义,被动均衡就是将单体电池中容量稍多的个体消耗掉,实现整体的均衡。被动均衡又称为能量耗散式均衡,工作原理是在每节电芯上并联一个电阻,当某个电芯提前充满,而又需要继续给其他电芯充电时,通过电阻对电压高的电芯以热量形式释放电量,为其他电芯争取更多充电时间。由于被动均衡结构更为简单,所以使用比较广。但是被动均衡也有明显的缺点,由于结构简单制作成本低,采用电阻耗能产生热量,从而会使整个系统的效率降低。并且均衡时间短,效果不佳,一般均衡时间都在充电周期末期。此外,只能对高电压电池进行放电,无法对劣质电池进行改进。在适用场景上,被动均衡更适合于小容量、低串数的锂电池组应用,可以释放每颗电芯的储能能力,实现电量的有效利用。
EMS(能量管理系统,EnergyManagementSystem)是整个系统中重要的关键部件,EMS承接BMS反馈的相关电池信息,进行及时的分析和判断,将分析的控制信息反馈至BMS,对系统的策略进行控制,EMS的控制策略对电池系统的衰减速率和循环寿命起到重要的作用,系统的循环寿命越长,所带来的经济收益自然也就越大,同时会BMS反馈回来的电池异常信息及时判断和控制,及时切断和控制异常电池,保护整个储能系统,对整个储能系统的安全性起到关键作用。PCS(储能变流器,PowerControlSystem)又称双向储能逆变器,可控制蓄电池的充电和放电过程,进行交直流的变换,在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。PCS由DC/AC双向变流器、控制单元等构成。PCS控制器通过通讯接收后台控制指令,根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电,实现对电网有功功率及无功功率的调节。PCS控制器通过CAN接口与BMS通讯,获取电池组状态信息,可实现对电池的保护性充放电,确保电池运行安全。储能BMS正在从单纯的电池管理系统向更加综合、智能的数据服务和能源管理平台转变。
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。 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。软件BMS设计
BMS还需要根据采集到电池的相关信息。电池PACKBMS保护芯片
家用储能系统通常由电池组,电池管理系统(BMS),储能变流器(PCS)和能量管理系统(EMS)构成,其中储能电池和变流器是价值量较高的关键环节,节省电费是家庭用户配置储能的重要动力。太阳能光伏在白天发电,但家庭用户的用电高峰在夜间,发电和用电时间不匹配,配置储能可以帮助用户将白天多发的电储存起来,供夜间使用;另一方面,用户在一天中不同时间用电电价不同、存在峰谷价的情况下,储能系统可以在低谷时段通过电网或自用光伏电池板充电,高峰时段放电供负载使用,从而避免在高峰时段从电网用电,有效节省电费。电池PACKBMS保护芯片
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