电池计量芯片(电量计IC)主要用来采集电芯电压、温度、电流等信息,通过库仑积分和电池建模等方式计算电池电量、健康度等信息,并通过I2C/SMBUS/HDQ等通信端口与外部主机通信。电量计IC与电池保护IC既可分立,也可集成。一级保护IC可以控制充、放电MOSFET,保护动作是可恢复的,即当发生过充、过放、过流、短路等安全事件时就会断开相应的充放电开关,安全事件解除后就会重新恢复闭合开关,电池可以继续使用。硬件、算法和固件是电量计芯片的三大关键要素,硬件用来实现高精度采样和低功耗运行;算法用来对电池进行建模;固件用来实现算法编程,计算输出容量信息。在选择电量计芯片时,通常需要考虑到电芯化学类型、电芯串联数目、通信接口、电量计放在电池包内(Pack-side)还是放在系统板上(System-side)、电量计算法、是否集成电池保护均衡等功能、支持充放电电流大小,以及存储介质和封装形式等。大力推广智能电池管理系统BMS,可以提前预警潜在问题,提高电池的使用寿命并可以降低事故发生几率。工商业储能BMS供应商
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。电池包BMS研发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。
相比System-side电量计,Pack-side电量计芯片直接采样电芯电压,电压更准确,有利于提高电量计量、充电以及保护精度;Pack-side采用可集成加密认证算法的电量计,综合成本更低;Pack-side电池保护板PCM电压、电流、温度校准更容易,项目开发周期更短;Pack-side电量计面对可插拔电池时RAM数据不丢失,数据更准确。电池计量芯片属数模混合信号芯片,涉及计量算法、AFE/ADC及计算电路等,关键技术体现在计量精度、管理电池串数、平台电压、功耗水平等。其中AFE自带ADC,可以进行模数转换,但需要配合嵌入式微控制器(MCU)才能实现电量计功能。
测量电池容量的理想方法是库仑计数法,即通过测量一段时间内流入和流出的电流,进而得到流入或者流出电量。SOC=总容量-(放电电流-充电电流)*时间根据电池测量系统的不同,有多种测量放电或充电电流的方法。电流分流器:分流器是一个低欧姆电阻器,用于测量电流。整个电流流经分流器并产生电压降,然后进行测量。这种方法会在电阻器上产生轻微的功率损耗。霍尔效应传感器:这种传感器通过磁场变化测量电流。它消除了电流分流器典型的功率损耗问题,但成本较高,且无法承受大电流。巨磁电阻(GMR)传感器:这种传感器用作磁场检测器,比霍尔效应传感器更灵敏(也更昂贵)。它们的精确度很高。库仑测量涉及的计算相当复杂,主要由微控制器完成。库仑计数法是一种安培小时积分法,可有效量化一段时间内的电量,提供动态、连续的状态更新。开路电压(OCV)通过计算电压与电量之间的直接关系,快速评估剩余电量。不过,库仑计数法会因传感器漂移或电池性能变化而随时间累积误差,而开路电压则也可能受到温度波动和电池老化的影响。 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。
BMS硬件保护板的主要功能包括几个方面:一,电池监控系统能够实时监测电池的关键参数,包括电压、电流和温度;第二,提供过压和欠压保护,有效防止电池在充电或放电过程中超出安全电压范围;第三,支持过流保护以防止电池在充电或放电过程中产生超过额定值的电流;第四,持续监测电池温度,及时阻止过热现象的发生;第五,在充电阶段通过平衡电池单体电压,以提高整体电池的使用寿命。BMS软件保护板的主要功能则包括以下方面:一,通过嵌入式算法实现电池状态的估计和控制,以确保良好性能;第二,支持与其他系统进行数据交换,例如与电动车系统之间的信息传递;第三,允许用户通过网络远程监测电池的实时状态,提高监管的便捷性;第四,积极收集、存储电池运行数据,并提供有效的分析工具,以便用户更好地了解电池性能并作出相应决策。 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。光伏BMS供应商
BMS和EMS的整合将使储能系统能够更好地处理复杂的数据源和庞大的数据管理需求。工商业储能BMS供应商
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。 工商业储能BMS供应商