品牌  【直播】  50强   整机  ​【联盟】  机构  【视界】  展会  招聘  云服务          微博   公众号AIrobot518 
【​今日焦点
【行业动态】
NEWS / 新闻中心
金源环宇锂电课堂 | 锂电池BMS保护机制及工作原理
来源:金源环宇 | 作者:金源环宇 | 发布时间: 671天前 | 3049 次浏览 | 分享到:
锂电池材料存在一定的特性,使其不能被过充、过放、过流、短路及超高低温充放电,因此锂电池组总会有一块精致的BMS 相伴,BMS指的是Battery Management System 电池管理系统,也叫保护板。

以上内容可以简述为:


(二)二级保护电路:三端熔丝Fuse

出于安全性考虑,仍需增加二级保护机制。当前阶段,REP(Resistor Embedded Protector,内置电阻保护器)的应用度较高,而三端熔丝Fuse相比之下性价比更高。


当电流过大时,Fuse和普通熔丝原理相同,会被熔断;而MOS运行状态异常时,主控控制三端熔丝将主动熔断。

这款安全保护机制优点主要在功耗小、反应速度快、保护效果好,现阶段应用性极高,已经在电动车、手机等设备上被广泛使用。

(三)三级保护电路:NTC和TVS

1.NTC热敏电阻

热敏电阻,顾名思义其对热度极度敏感,是可变电阻的一种,主要分为PTC和NTC两种。

PTC(Positive Temperature Coefficient,正温度系数热敏电阻器),温度越高,电阻越大,主要用于灭蚊器、暖风机之类产品。

NTC(Negative Temperature Coefficient,负温度系数热敏电阻器)与PTC相反,温度越高电阻越低,主要用作电阻温度传感器和限流装置。

锂电池的BMS一般使用的是NTC,相较之下该产品耗电量较小,精准度高且反应迅速,主要有三大作用。

(1)温度测量

利用该电阻的特性,可以测量以下三个温度范畴:

电芯温度:将NTC热敏电阻放置在电芯之间,实现电芯温度的测量,需要考虑每个NTC所覆盖的电芯数量情况。

功率温度:将NTC热敏电阻放置在MOS之间,实现功率温度的测量,需要在安装时确保NTC要与MOS器件紧密接触。

环境温度:将NTC热敏电阻放置在BMS板上,实现环境温度的测量,要求安装位置远离功率器件。

(2)温度补偿

大部分元器件的电阻都会随着温度上升而增大,此时需要用NTC进行补偿,抵消温度造成的误差情况。

(3)抑制浪涌电流

浪涌(electrical surge),也叫突波,即瞬间出现超出稳定值的峰值,包括浪涌电压和浪涌电流。

电子电路在开机时会产生较大的浪涌电流,容易对元器件造成损坏,使用NTC可以防止这种情况的产生,保证电路正常工作。而对于浪涌的保护就需要用到TVS。

2.TVS瞬态电压抑制器

TVS(Transient Voltage Suppressors)即瞬态电压抑制器,它响应速度快,适合用于做端口防护功能。具体执行如下:

当电路出现异常高电压时,TVS会迅速调整电阻状态,将瞬时电流释放到地,保护后级电路免遭损坏;异常电压情况结束后,TVS会复原。

三、BMS关键器件的国产化

目前国内BMS生产制造过程中极度缺乏相关核心芯片的研究,尤其是AFE芯片。宁德时代董事长曾毓群曾表示,宁德时代在电池生产过程中没有直接涉及美国的技术、材料或是设备,现在唯一依赖美国的就是BMS里的芯片。

(一)AFE模拟前端芯片

根据市场份额来看,仅AFE芯片的生产厂家来看,美国占据全球70%的市场份额,其中亚德诺半导体和德州仪器两家就已经占据了60%左右,而国产芯片目前上升较快的厂商为中颖电子、芯海科技和思瑞浦。

(二)MCU芯片

针对MCU芯片来看,市场份额主要由欧美、日本和台湾地区企业占据,仅NXP(荷兰恩智浦)、Microchip(美国微芯科技)、ST(意法半导体)、infineon(德国英飞凌)就占据超80%的份额,中国大陆企业所占份额极小,仅兆易创新和极海半导体成长较快。

四、BMS问题及优化方向

BMS不只是BMS研发厂家的职责,它是一个系统工程,需要电芯厂家、BMS厂家、PACK厂家,尤其是换电运营商的共同参与。

(一)换电运营商

BMS作为锂电池的管理控制系统,实质是将基于用户需求的运营经验,进行细化、总结、固化到BMS中。而换电运营商其最接近用户,最懂用户的需求,因此,换电运营商是BMS的主导者。

(二)BMS厂家

BMS厂家最懂电子电路,它基于电芯性能,结合换电运营商需求,进行BMS架构搭建和开发,起着承上启下的作用。但其弱点也非常突出,主要表现在对电芯的理解深度还不够理想,导致管控策略和电芯实际存在差异。

(三)电芯厂家

电芯厂家最懂化学,这其实是整个BMS管控的基础所在,因为BMS的一切管控都是基于电芯和电池组进行的。但目前,电芯厂家对电子电路的理解还需要提升,比如哪种信息采集方式可以采集到最准确的电芯信息。

(四)PACK厂家

PACK厂家是将电芯与BMS组装成电池组,其对电芯的排列、BMS位置的摆放和组装的加工工艺等都影响着BMS功能实现的程度和准确性。PACK厂家需要根据换电运营商的要求,从产品质量出发,以最后把关的视角对电芯和BMS厂家提出相关要求。

因此,BMS保护逻辑的设计是运营经验的积累和固化,而保护逻辑的有效落地需要以电芯为基础的电路设计以及产品性价比的提升。电芯厂家、BMS厂家、PACK厂家要在换电运营商的主导下,既做好本职专业,又做好相互协同,形成BMS产品系统集成的合力,而这将是今后BMS发展和问题解决的必由之路。



​​​​第六期“全国移动机器人行业巡回调研活动”合作商招募中

​报名热线:400-0756-518​​​​

活动时间:2023-09-01至11-30

  • 旷视接待21国驻华使节 共探智慧城市新机遇
  • 优必选与东风柳汽签订人形机器人采购合同,已收到预付款
  • 受邀参加央视《赢在AI+》,九曜智能亮相2050大会
  • 破解具身智能"数据困局"!松灵发布具身数据服务方案
  • 亮相LogiMAT China!磅旗科技携医药全场景AI无人化方案圈粉无数!
  • 安森美:AMR移动机器人一站式解决方案供应商,站在“巨人的肩膀上”平地高楼起
  • 大模型技术助力交管智能升级,海康威视亮相第十五届交博会
  • 天链机器人亮相成都工博会 以创新科技驱动产业升级