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。BMS系统保护板能够有效延长电池的使用寿命。储能BMS软件设计
电池管理系统(BMS)对电池SOH的管理。什么是SOH?SOH(Stateofhealth),意指电池的健康状况,和SOC同为动力电池的关键状态参数。电池在使用过程中会不断老化,当健康状况劣化至一定程度时,便不再满足电动车的使用要求,因此需对电池的SOH进行监控。与SOC的估计相比,SOH的预测更为复杂,一般需借助于各类滤波算法实现。在当前工程实际中,电池的SOH的考量因素主要有电池容量和内阻两个指标。那么动力电池包SOH的影响因素有哪些呢?影响动力电池包SOH的因素可以从两个角度来看:一是在电池单体层级;二是单体电池成组的影响。 磷酸铁锂电池BMS方案开发BMS保护板通过采样线、镍片等与电芯组成的PACK连接,通过对系统状态的实时监控,达到管理电池组的目的。
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。
储能BMS均衡技术主要是指电池管理系统BMS中用于维护电池组中各个单体电池电量一致性的技术。其基本原理是通过监控电池组的充放电状态,以及各个单体电池的电压、电流、温度等参数,然后通过相应的控制策略,对电池单体进行充放电过程中的调节,降低电池单体之间的不均衡特性,使得各个单体电池的电量尽可能地保持一致,从而提高整个储能系统的性能和寿命。目前,有两种常见的均衡方式:被动均衡和主动均衡。这两种方法都适用于比较大限度地提高可用容量和延长电池寿命。 BMS系统具有模拟信号检测上报,故障告警、上传存储,电池保护,参数设置;被动均衡,SOC标定、信息交互等。
BMS分为纯硬件BMS保护板和软件结合硬件的BMS保护板纯硬件的BMS保护板是一组比较固定的保护参数,根据自身采集到的电压、电流、温度等状态保护与恢复,不需要MCU参与,这样的保护板也就不具备通讯信息交互的功能而软件+硬件的方式,MCU可以对信息的实时采集并且通过can、485等通讯方式与外部交互,上传BMS保护板实时信息。一般为了更好地分析电池过去的状态,尤其是在故障分析和算法建模的时候,需要大量的数据支撑,这时候就需要log存储功能,尽可能多的记录BMS的数据。 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。便携式户外电源BMS系统
软件保护板BMS则采用嵌入式软件实现电池管理系统的一种方式。储能BMS软件设计
BMS是锂离子电池组的"大脑",对电芯(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。 储能BMS软件设计