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。通过平衡管理,BMS系统保护板能够确保电池组内各节电池的压差不大,从而提高整个电池组的充放电性能。电动两轮车BMS测试
储能BMS主动均衡和被动均衡的区别主要有能量的方式、启动均衡条件、均衡电流、成本等,具体区别如下:能量的方式:主动均衡-主动采用储能器件,将荷载较多能量的电芯部分能量转移到能量较少的电芯上,是能量的转移。被动均衡运用电阻,将高荷电电量电芯的能量消耗掉,减少不同电芯之间差距,是能量的消耗。启动均衡条件:只要压差大于设定值便开始启动主动均衡,均衡时间一般是24小时都在工作。在电池快接近充满的电压下才启动被动放电均衡,均衡时间一般就几个小时。均衡电流:主动均衡电流可达1-10A,充放电过程均可实现,均衡效果明显。被动均衡电流35mA-200mA不等,均衡电流越大,发热越严重。成本:主动均衡电路复杂,故障率高,成本高。被动均衡软硬件实现简单,成本低。随着电芯制造工艺不断提升,电芯间的一致性越来越高。出于电路结构和成本考虑,被动均衡的策略仍然是市场的主流选择。 电池包BMS云平台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。
入局BMS制造的厂商有几类:一类是动力电池BMS中具主导能力的终端用户-车厂,事实上国外BMS制造实力较强的也就是车厂,如通用、特斯拉等;国内有比亚迪、华霆动力等。第二类是电池厂,包含电芯厂商与做pack的厂商,如三星、宁德时代、欣旺达、德赛电池、拓邦股份、等;第三类专业的BMS制造商,此类厂商有多年的电力电子技术积累,有高校背景或相关企业背景的研发团队,如亿能电子、杭州高特电子、协能科技、等企业。目前看来储能电池的终端用户没有加入BMS研发与制造的需求与具体行动,可以认为储能电池BMS行业缺乏一个占据了重要优势的参与者,给电池厂以及专注做储能BMS的厂商留下了巨大的发展空间。储能市场一旦确立,将给予电池厂与专业BMS生产厂商以非常大的发挥空间。在未来专业电动汽车的BMS生产厂商也极有可能成为大规模储能项目使用的BMS供应商的重要组成部分。现阶段,各个储能系统供应商提供的BMS缺乏统一标准。不同厂家对BMS的设计、定义都不同,而且根据各家适配电池的不同,采用的SOX算法、均衡技术、上传的通信数据内容可能也各不相同。在BMS的实际应用中,这样的差异会增加应用成本,不利于产业发展。因此,以后BMS的标准化、模块化也将是一个重要的发展方向。
BMS保护板的SOX算法估算方法。SOX包括SOC、SOE和SOP。SOC估计方法传统方法:安时积分法、开路电压法基于电池模型的方法:卡尔曼滤波法、粒子滤波算法神经网络算法:神经网络算法。SOP算法:根据电池的SOC和温度,查表确定持续充放电最大功率瞬时充放电最大功率。电芯的去极化速度,决定当前最大功率使用的频率。当SEI膜表面的Li离子堆积速度大于负极的吸收速度时候,就会发生电压下降,最大功率无法维持。因此,SOP的计算难点是峰值功率与持续功率如何过度?SOH算法:两点法计算SOH根据OCV-SOC曲线确定两个准确的SOC值,并安时累积计算这两个SOC之间的累积充入或放出电量,然后计算出电池的容量,从而得到SOH。算法有一定难度,需要大量的数据和模型,才能比较准确的估算,这里只做简要介绍。BMS系统保护板的优势是什么?
储能BMS厂商一般从动力电池BMS发展而来,因此,很多设计和名词有历史沿革比如动力电池里一般分为BMU(BatteryMonitorUnit)和BCU(BatteryControlUnit)前者采集,后者控制。因为电芯是一个电化学的过程,多个电芯组成一个电池,由于每个电芯特性,无论制造多精密,随使用时间,环境,各个电芯都会存在误差与不一致的地方,故电池管理系统,就是通过有限的参数,去评估当前电池的状态,有点像中医看病,通过表征,看你得了啥病,不是西医,需要一些理化分析,人体的理化分析就像电池的电化学特性,可以通过大型试验仪器去测量,但是嵌入式系统很难去评估电化学的一些指标,故BMS就是一个老中医。BMS保护板也可以按照串数和持续放电电流大小来分。移动储能BMSIC
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。电动两轮车BMS测试
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。 电动两轮车BMS测试
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