電池管理系統(tǒng)(BMS,Battery Management System)3. 競爭格局與挑戰(zhàn)(1)市場競爭加劇頭部企業(yè)主導:特斯拉、寧德時代(CATL)、比亞迪等車企與電池廠商自研BMS,形成技術(shù)壁壘。第三方供應(yīng)商崛起:如ADI、NXP、均勝電子等芯片與方案商提供標準化BMS解決方案。(2)技術(shù)挑戰(zhàn)算法瓶頸:SOC估算精度(目前普遍誤差3%-5%),低溫/老化條件下的可靠性。標準化缺失:不同電池類型(如磷酸鐵鋰vs三元鋰)、廠商協(xié)議差異導致兼容性問題。成本壓力:BMS占電池包成本10%-20%,需通過技術(shù)迭代降本。BMS的集成化趨勢也越來越明顯。電池PACKBMS代理商
目前市場上兩輪電動車電池類型主要有鉛酸電池,鋰電池等?,F(xiàn)在的電池管理存在電池壽命短,充電設(shè)施不完善,電池回收利用中對廢舊電池處理不當對環(huán)境造成污染等問題。針對現(xiàn)有問題,我們應(yīng)采取一些新的管理方案。首先是采用智能充電樁,實現(xiàn)電池的智能充電,避免過沖,過放現(xiàn)象,延長電池壽命;其次,可以采用電池租賃的方式,推廣電池租賃模式,降低用戶購車成本的同事減輕充電設(shè)施壓力;再次是建立完善的電池回收體系,提高廢舊電池回收率,減少環(huán)境污染;還可以利用無物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),大力推廣智能電池管理系統(tǒng)BMS,可以提前預警潛在問題,提高電池的使用壽命并可以降低事故發(fā)生幾率。電動摩托車BMS設(shè)計通過分布式架構(gòu)(從控模塊分壓采集)+ 集中式控制(主控統(tǒng)籌策略),支持數(shù)百至數(shù)千節(jié)電芯同步監(jiān)控。
入局BMS制造的廠商分為幾類:一類是動力電池BMS中具主導能力的終端用戶-車廠,事實上國外BMS制造實力較強的也就是車廠,如通用、特斯拉等;國內(nèi)有比亞迪、華霆動力等。第二類是電池廠,包含電芯廠商與做pack的廠商,如三星、寧德時代、欣旺達、德賽電池、拓邦股份、等;第三類專業(yè)的BMS制造商,此類廠商有多年的電力電子技術(shù)積累,有高校背景或相關(guān)企業(yè)背景的研發(fā)團隊,如億能電子、杭州高特電子、協(xié)能科技等企業(yè)。目前看來儲能電池的終端用戶沒有加入BMS研發(fā)與制造的需求與具體行動,可以認為儲能電池BMS行業(yè)缺乏一個占據(jù)了重要優(yōu)勢的參與者,給電池廠以及專注做儲能BMS的廠商留下了巨大的發(fā)展空間。儲能市場一旦確立,將給予電池廠與專業(yè)BMS生產(chǎn)廠商以非常大的發(fā)揮空間。在未來專業(yè)電動汽車的BMS生產(chǎn)廠商也極有可能成為大規(guī)模儲能項目使用的BMS供應(yīng)商的重要組成部分。
鋰電池過充過放的本質(zhì):充電時,鋰離子從正極板脫嵌,通過電解液嵌入到負極板上;放電時,鋰離子從負極板上脫嵌,并經(jīng)由電解液嵌入到正極板上;鋰離子電池的充放電過程是鋰離子在極板上的嵌入和脫嵌過程。充電時,隨著鋰離子的脫嵌,正極材料體積會發(fā)生一定量的收縮;放電時,隨著鋰離子的嵌入,正極材料體積會發(fā)生一定量的膨脹。過充時,正極晶格會產(chǎn)生崩塌,鋰離子在負極會形成鋰枝晶從而刺破隔膜,造成電池的損壞。過放時,正極材料活性變差,阻止鋰離子的嵌入,電池容量急劇下降。如果發(fā)生正極材料體積過度膨脹,會破壞電池的物理結(jié)構(gòu),從而導致電池的損壞。隨著電池技術(shù)的不斷發(fā)展,BMS也需要不斷升級,以適應(yīng)新型電池的特性和需求。
電動汽車:BMS的主戰(zhàn)場電動汽車的BMS需應(yīng)對高能量密度、快充與大倍率放電的極限工況。以特斯拉Model 3為例,其BMS采用分布式架構(gòu),每16節(jié)電芯配置一個AFE模塊,通過菊花鏈通信降低布線復雜度,SOC估算精度達2%。創(chuàng)新技術(shù)包括:無線BMS(如通用Ultium平臺):取消傳統(tǒng)線束,通過2.4GHz無線通信降低故障率與重量;電芯級管理:寧德時代CTP技術(shù)中,BMS直接監(jiān)控每個大尺寸電芯(如LFP刀片電池)的膨脹與應(yīng)力變化;充電優(yōu)化:800V高壓平臺下,BMS動態(tài)調(diào)整充電曲線,結(jié)合電解液添加劑配方將快充時間縮短至15分鐘(如保時捷Taycan)。儲能系統(tǒng):長壽命與高可靠性需求電網(wǎng)級儲能BMS需滿足10年以上循環(huán)壽命與99.9%可用性要求。關(guān)鍵技術(shù)突破包括:層級化架構(gòu):電池簇→機架→集裝箱三級管理,每層級BMS單獨運行并冗余備份;AI預測維護:華為LUNA2000儲能系統(tǒng)通過機器學習分析歷史數(shù)據(jù),提前14天預警容量衰減異常;混合均衡策略:陽光電源PowerTitan方案在放電階段使用主動均衡,充電階段切換為被動均衡,綜合效率提升至78%。BMS保護板分為分口和同口保護板。電動自行車BMS軟件設(shè)計
如果對基本功能的要求較高,且成本預算較為有限,BMS硬件保護板是一個不錯的選擇。電池PACKBMS代理商
電池管理系統(tǒng)大的方向講,在電動汽車和混合動力汽車中必不可少,必須對電池進行檢測,才能保證電池正常充放電,防止過充和過放,延長使用壽命,保證續(xù)航里程。鋰電池能量密度高,電池內(nèi)部化學物質(zhì)活性強。當電芯出現(xiàn)過充、過放等非正常使用時,極有可能出現(xiàn)電池損壞,極端情況下,還會導致起火。因此,鋰電池需要有一套監(jiān)控系統(tǒng),隨時監(jiān)控鋰電池的電壓、電流等參數(shù),一旦超過事先設(shè)定的閾值,則直接關(guān)斷電池主回路。因此,電池管理系統(tǒng)BMS是電動車的關(guān)鍵要素。電池PACKBMS代理商