中国两轮电动车在储能类型上分为三类:铅酸电池、锂电池、氢能源。目前,市面上销售的两轮电动车以铅酸电池为主, 具备技术成熟,价格便宜,可回收利用率高等特点;锂电池在两轮电动车中的渗透率不足10%,其主要原因有:1)锂电 池技术门槛高,研发成本高;2)锂电池产业链不完善,回收以及售后服务环节不足;3)消费者价格敏感,对锂电池动力 的需求不够强烈。与铅酸电池相比,锂电池拥有寿命长、质量轻、绿色环保、能量密度大等优点,在新国标的促进作用下, 锂电池在两轮电动车中的渗透率有望进一步提高。 此外,氢能源电池两轮车产品也在积极的探索与研发中,未来也将成为中国两轮车市场的重要组成部分。BMS硬件保护板的主要功能有几个方面。储能BMS电池管理系统软件设计
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。导通开关管的D、S间内阻很小(数十毫欧姆),相当于开关闭合;当G极电压小于0.7V时,开关管截止,截止的开关管的D、S极间的内阻很大(几兆欧姆),相当于开关断开。电池包充电时,当锂动力电池包通过充电器正常充电时,随着充电时间的增加,电芯两端的电压将逐渐升高,当电芯电压升高到4.4V(通常称为过充保护电压)时,控制IC将判断电芯已处于过充电状态,控制IC将使Q2截止,此时电芯的B一极与保护电路的P-端之间处于断开状态并保持,即电芯的充电回路被切断,停止充电。电动两轮车BMS智能云平台智慧动锂储能BMS系统采用3+1级架构。
BMS是锂离子电池组的控制中心,电芯(组)进行统一的监控、指挥及协调。从构成上看,电池管理系统包括电池管理芯片(BMIC)、模拟前端(AFE)、嵌入式微处理器,以及嵌入式软件等部分。BMS根据实时采集的电芯状态数据,通过特定算法来实现电池组的电压保护、温度保护、短路保护、过流保护、绝缘保护等功能,并实现电芯间的电压平衡管理和对外数据通讯。电池管理芯片(BMIC)是电源管理芯片的重要细分领域,包括充电管理芯片、电池计量芯片和电池安全芯片。充电管理芯片可将外部电源转换为适合电芯的充电电压和电流,并在充电过程中实时监测电芯的充电状态,调整控制充电电压、电流,确保对电芯进行安全、高效的充电。根据锂电池的特性,充电管理芯片自动进行预充、恒流充电、恒压充电,有效控制充电各个阶段的充电状态。
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还可以根据采集到电池的相关信息。
主动均衡技术的痛点:设备采购成本较高。当前新能源板块发展突飞猛进,每个从业单位参与的项目单量和项目数量越来越多,很多项目前期的方案搭建以及交付投运,较大权重地考虑成本,在刚好满足下级用户当前技术需求的前提下,以尽可能便宜的原则选择均衡产品。导致很多项目选型环节,下级用户认可主动均衡的产品和技术,也了解全生命周期主动均衡经济性的更加合理性,但考虑当前量级的项目因为选择采购主动均衡BMS要多花钱,往往很可能还是选择当前就满足下级用户的被动均衡产品。主动均衡相对增加了风险点基于不同厂家主动均衡技术的差异性,主动均衡在BMS内部增加了分离式或集成式的均衡电路,其中包括均衡充放电模块装置、均衡电源驱动装置、均衡控制状态等,这些从硬件增加的角度增加了可能失效的风险点。部分BMS企业过于追求3A、5A甚至更高的大电流均衡,于均衡技术本身没有什么技术难点,但对系统既有的协配件的选型匹配存在挑战与风险。行业PACK包内采集线束的线径可能只有、CCS方案铜膜的载流能力、PACK内的发热及散热、相对热的环境下电池的寿命等都可能是关联影响因素。BMS锂电池保护板也可以按照串数和持续放电电流大小来分。动力电池BMS电池管理系统工厂
电池管理系统(BMS)对电池SOH的管理。储能BMS电池管理系统软件设计
主动均衡是通过电量转移的方式来实现,这种方式效率更高、损失更小。不同厂家可能采用不同的方法,均衡电流也可能有所不同,范围通常在1~10A之间。被动均衡更适合于小容量、低串数的锂电池组应用,而主动均衡则更适用于高串数、大容量的动力型锂电池组应用。对于电池管理系统(BMS)而言,除了均衡功能外,均衡策略的制定同样至关重要。主动均衡机制采用电量转移的方式,将组内电池的总电量转移给容量较小的电池。电感式主动均衡以物理转换为基础,集成了电源开关和微型电感,实现双向均衡。它可以通过相邻电池间的电荷转移来均衡电池,无论是放电、充电还是静置状态,都可以进行均衡,且均衡效率高达92%。储能BMS电池管理系统软件设计