為什么鋰電池需要BMS管理系統(tǒng)?

如今，鋰電池已經(jīng)成為很多電子產(chǎn)品的標(biāo)配，而BMS作為鋰電池的大腦，其重要性不言而喻。BMS作為鋰電池系統(tǒng)的核心部件，主要負(fù)責(zé)監(jiān)控、控制和管理電池組的狀態(tài)，確保電池組在安全、穩(wěn)定、高效的條件下運(yùn)行。

BMS也叫電池管理系統(tǒng)，它的主要作用是智能化管理及維護(hù)各個(gè)電池單元，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。BMS電池管理系統(tǒng)單元通常包括BMS電池管理系統(tǒng)、控制模組、顯示模組、無線通信模組、電氣設(shè)備、用于為電氣設(shè)備供電的電池組以及用于采集電池組的電池信息的采集模組。

為什么鋰電池需要BMS管理系統(tǒng)?

由于鋰電池制作工藝的限制，每個(gè)電池單元的內(nèi)阻、容量等均會(huì)存在差異，當(dāng)多個(gè)電池單元串聯(lián)使用時(shí)，會(huì)引起各個(gè)電芯的充放電速率不一致，這導(dǎo)致了電池容量的利用率低下，鋰電池在實(shí)際使用過程中通常需要專門的保護(hù)系統(tǒng)來監(jiān)控電池的健康狀態(tài)，從而管理鋰電池的使用過程。

因?yàn)殇囯姵毓芾硐到y(tǒng)能有效的對鋰電池組進(jìn)行有效的監(jiān)控、保護(hù)、能量均衡和故障警報(bào)，所以，它能幫助電池提高整個(gè)動(dòng)力電池組的工作效率和使用壽命。

BMS鋰電池管理系統(tǒng)是通過檢測動(dòng)力電池組中各單體電池的狀態(tài)來確定整個(gè)電池系統(tǒng)的狀態(tài)，并根據(jù)它們的狀態(tài)對動(dòng)力電池系統(tǒng)進(jìn)行對應(yīng)的控制調(diào)整和策略實(shí)施，實(shí)現(xiàn)對動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)及各單體的充放電管理以保證動(dòng)力電池系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

BMS常見的五個(gè)部分包括電池監(jiān)控與保護(hù)、電池管理與控制、充放電功率通路、通信與傳感和輔助電源。

以我們常見的電動(dòng)自行車為例，在電動(dòng)自行車中，BMS主要功能是電池充放電狀態(tài)監(jiān)測、過充與過放保護(hù)、溫度保護(hù)、短路保護(hù)以及電池的平衡管理，確保每節(jié)電池在充放電過程中的壓差不大，從而提高整個(gè)電池組的使用壽命和性能。其采用的BMS產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和型號有12V-72V的，不同電壓對應(yīng)不同的產(chǎn)品。

BMS由電芯負(fù)責(zé)存儲電能，模擬前端負(fù)責(zé)采集電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供主控處理，二段保護(hù)在電池出現(xiàn)過充、過放、短路等異常情況時(shí)會(huì)立即切斷電源，BMS的大腦是主控，它負(fù)責(zé)處理模擬前端采集的數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的算法和策略對電池進(jìn)行管理和控制。

在電池監(jiān)控與保護(hù)部分，通常包括模擬前端和二次保護(hù)芯片，該部分主要是對每一節(jié)電池進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)，防止電池超出安全工作區(qū)，引發(fā)危險(xiǎn)。輔助電源部分可配置LDO和高效率的DC-DC電源芯片，將電池高壓轉(zhuǎn)換為一個(gè)相對低壓如5V的，再通過一顆LDO將DC-DC的輸出轉(zhuǎn)換為低噪聲的電源軌給MCU供電。

在電池管理與控制電路部分，主要包括電量計(jì)和微控制器，對一般產(chǎn)品，通常會(huì)選用電壓查表法來進(jìn)行電量的計(jì)算，這樣的方法雖然簡單，但精度一般。而對于中高端的產(chǎn)品，通常還需要電量計(jì)提供更加精確的電量計(jì)算與顯示，并且大部分場合需要配合MCU進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)對電池的補(bǔ)充管理和對外的信息交互。BQ34Z100是獨(dú)立于電池節(jié)串聯(lián)配置之外工作的電量計(jì)解決方案，它通過一個(gè)外部電壓轉(zhuǎn)換電路，可支持3V至65V的電池。

總之， BMS在電動(dòng)自行車中預(yù)防過充、過放、短路等，有效降低了電池?fù)p壞甚至起火的風(fēng)險(xiǎn)，保障了用戶的人身和財(cái)產(chǎn)安全。隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，BMS將變得更加智能化，能夠?qū)崟r(shí)學(xué)習(xí)用戶的騎行習(xí)慣和電池的使用情況，從而優(yōu)化電池的管理策略。未來的BMS將更加集成化，實(shí)現(xiàn)更加高效的數(shù)據(jù)交互和控制。