电动汽车电池管理系统的演变:从被动电池均衡到主动电池均衡

2024-07-24 Knowles楼氏电容公众号
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随着电动汽车(EV)制造商努力使电池更经济实惠、更易于批量生产,我们看到了电池化学的变化。例如1,该行业正在从传统的钴锂离子电池转向磷酸铁锂(LFP)电池。钴等稀土金属供不应求,而磷酸铁锂等材料是一种更丰富、更可持续、更高效的替代品。


在楼氏电容,我们对电池化学的发展趋势很感兴趣,因为这些趋势激发了电池管理系统 (BMS) 的进步。BMS负责通过管理温度、执行充电状态 (SoC) 评估和进行电池均衡来监控电池组性能。


虽然被动电池均衡曾经是更常见的技术,但随着BMS的进步,一些电动汽车制造商正在转向主动电池均衡。这一变化影响到各级组件的选择,包括电容器的选择。采用主动电池均衡技术的BMS需要专门设计的高质量电容器。


主动式与被动式电池/电容器均衡

保持健康的电池SoC可延长电池寿命,防止在极端充电和放电情况下造成损坏。主动和被动电池均衡技术都旨在保持健康的SoC。由于较弱的电池单元充电和放电的速度往往快于较强或较高容量的电池单元,因此它们对系统运行时间的影响更大。


被动电池均衡2的目的是通过集中处理容量最低的电池(也称为 "弱 "电池)来均衡电池堆中电池的SoC。这种技术的目标是使电池堆中的每个电池看起来都是容量最弱的电池。使用相对较低的电流从SoC值较高的电池中消耗能量,从而实现平衡。这样可以确保所有电池都能充到最大SoC值,而无需考虑其真实容量,并且充电可以持续到每个电池都充满为止。虽然这种技术能以相对较低的成本实现平衡,但并不能延长系统的运行时间。此外,放电过程还会浪费能量。


与耗散电荷的被动电池均衡不同,主动电池均衡可重新分配电荷。如图 1 所示,主动电池均衡3是一种更复杂的技术,占用空间更大,但它能增加电池组中的可用电量,从而延长运行时间。在充放电循环过程中,将电荷从较强的电池单元重新分配到较弱的电池单元,还能减少整体充电时间和发热量。

图 1:采用主动均衡(下图)时,电荷从较强的电池单元重新分配到较弱的电池单元;结果是电池堆完全耗尽。而采用被动均衡(上图)时,未使用的容量仍会保留。出处4


主动单体均衡如何影响电容器的选择

基本设计的改变,如从被动电池均衡到主动电池均衡的转变,需要电路板级的调整,包括新的电容器。电容器在整个充电周期中充当主动均衡系统的中间储能设备。


飞跨电容器多电平逆变器是有源电池均衡的有力选择,因为它们可以临时存储和释放能量;尤其适用于均衡电压水平和优化可用电压。飞跨电容器通过在充电阶段连接电压较高的电池,在放电阶段连接电压较低的电池来实现这一目的。这一概念有时被称为 "充电穿梭"5


楼氏电容的专业工程师团队在高可靠性陶瓷电容器方面拥有数十年的丰富经验,我们随时准备为您提供支持,帮助您选择改进BMS的元件。


1:[https://news.ti.com/whats-next-in-bms-safer-more-affordable-electric-vehicles]

2:[https://www.analog.com/en/resources/technical-articles/passive-battery-cell-balancing.html#:~:text=Passive%20balancing%20allows%20the%20stack,charge%20to%20their%20maximum%20]

3:[https://www.analog.com/en/resources/technical-articles/active-battery-cell-balancing.html#:~:text=Active%20cell%20balancing%20is%20a,decreasing%20heat%20generated%20while%20balancing.]

4:[https://www.analog.com/en/resources/technical-articles/active-battery-cell-balancing.html#:~:text=Active%20cell%20balancing%20is%20a,decreasing%20heat%20generated%20while%20ba]

5:[https://www.batterypowertips.com/active-cell-balancing-basics/#:~:text=So%2Dcalled%20flying%20capacitors%20can,referred%20to%20as%20charge%20shuttling.] 

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目录- 公司简介和产品介绍    产品型号规格及代码定义    车规MLCC产品范围    车规MLCC-C0G系列    车规MLCC-X7R系列    车规MLCC-X7S系列    车规MLCC-X7T系列    应用技术要求   

型号- A360J0201C0G500NA,A271F0805C0G101NK,A271J0805C0G101NK,A392M0402X7R250NB,A331G0805C0G251NK,A1R2A0402C0G250NB,A100G0603C0G101ND,A0R5B0603C0G101ND,A821M0402X7R160NB,A471K0201X7R100NA,A471M0201X7R100NA,A392K0402X7R250NB,A821K0402X7R160NB,A1R8B0201C0G250NA,A3R0A0603C0G500ND,A272K0603X7R101ND,A272K0402X7R160NB,A226M1210X7S250N3,A272M0402X7R160NB,A102J1206C0G631N1,A105M0805X7S101NH,A102F1206C0G631N1,A103G1206C0G631N1,A2R7A0603C0G101ND,A2R7C0603C0G101ND,A8R2C0201C0G500NA,A1R5B0402C0G500NB,A105K0805X7S101NH,A102M0201X7R100NA,A225K0805X7R250N5,A226K1210X7S250N3,A473K0603X7R101ND,A3R0C0603C0G500ND,A102K0201X7R100NA,A225M0805X7R250N5,A122G0603C0G101ND,A180G0201C0G500NA,A180G0201C0G250NA,A683J1206C0G500N1,A5R6C0402C0G250NB,A0R6A0603C0G101ND,A332J0805C0G251NH,A561K0402X7R250NB,A104M0402X7R160NB,A227M1210X7T2R5N3,A683F1206C0G500N1,A562F1210C0G631NO,A3R6B0402C0G500NB,A1R3B0402C0G250NB,A153K0402X7R100NB,A104M0603X7R101ND,A562J1210C0G631NO,A101F0603C0G101ND,A103F1206C0G500NE,A153M0402X7R100NB,A472G1206C0G631N1,A104K0603X7R101ND,A332F0805C0G251NH,A105K0805X7R160N5,A221F0402C0G250NB,A240F0603C0G500ND,A153G1206C0G101NE,A105M0805X7R160N5,A6R0B0201C0G500NA,A6R0B0201C0G250NA,A9R0C0603C0G101ND,A103J0805C0G101NH,A332K0402X7R100NB,A6R2D0201C0G500NA,A221J0402C0G250NB,A7R5B0603C0G500ND,A7R5D0603C0G500ND,A240J0603C0G500ND,A183G1210C0G631NP,A6R0D0201C0G500NA,A222G1206C0G251NO,A332M0402X7R100NB,A563M0402X7R500NB,A8R0C0201C0G250NA,A1R1B0402C0G250NB,A151J0805C0G251NK,A103J1206C0G500NE,A8R2C0201C0G250NA,A561M0402X7R500NB,A103F0805C0G101NH,A563K0402X7R500NB,A104K0402X7R160NB,A151F0805C0G251NK,A561K0402X7R500NB,A121F0603C0G101ND,A123F1206C0G500NE,A360J0201C0G250NA,A392M0402X7R500NB,A1R0B0603C0G500ND,A121J0603C0G101ND,A123J1206C0G500NE,A223G0805C0G500N5,A392K0402X7R500NB,A823K0603X7R101ND,A182M0201X7R250NA,A823K0402X7R160NB,A272J0603C0G500ND,A102G0603C0G101ND,A471G0805C0G101NK,A823M0402X7R160NB,A333F1206C0G101NE,A6R0D0201C0G250NA,A104G1206C0G500N1,A152M0201X7R250NA,A681F0603C0G101ND,A681J0603C0G101ND,A152K0201X7R250NA,A221M0402X7R101NB,A1R6A0402C0G500NB,A272F0603C0G500ND,A333J1206C0G101NE,A221M0201X7R160NA,A223M0603X7R500ND,A3R3B0603C0G500ND,A8R0C0201C0G500NA,A471M0402X7R160NB,A1R2A0402C0G500NB,A1R2C0402C0G500NB,A1R3B0402C0G500NB,A101J0603C0G101ND,A360F0201C0G250NA,A1R6C0402C0G500NB,A223K0603X7R500ND,A823K0805X7R101N5,A471G0603C0G101ND,A221K0402X7R101NB,A823M0805X7R101N5,A272G0805C0G101NK,A471K0402X7R160NB,A390G0402C0G250NB,A472J0805C0G101NH,A221K0201X7R160NA,A682K0201X7R100NA,A8R0B0402C0G500NB,A8R0D0402C0G500NB,A5R0B0603C0G500ND,A682M0201X7R100NA,A560G0201C0G250NA,A220G0402C0G250NB,A820G0603C0G500ND,A271G1206C0G631NK,A123K0402X7R100NB,A122K0201X7R100NA,A101G0805C0G201ND,A472F0805C0G101NH,A182K0201X7R250NA,A123M0402X7R100NB,A1R0A0402C0G250NB,A272K0201X7R100NA,A1R0C0402C0G250NB,A471F1206C0G631NK,A471J1206C0G631NK,A152G0805C0G251NK,A272M0201X7R100NA,A102G0805C0G101NK,A122M0201X7R100NA,A4R0A0201C0G250NA,A683K0402X7R100NB,A0R9A0603C0G500ND,A562K0201X7R250NA,A6R8B0603C0G101ND,A1R2B0603C0G500ND,A561G1206C0G251NK,A1R6C0402C0G250NB,A3R3A0402C0G500NB,A222K0402X7R250NB,A240G0402C0G250NB,A270G0603C0G101ND,A2R0B0201C0G500NA,A1R5A0201C0G250NA,A330F0201C0G500NA,A682F1206C0G631N1,A3R0B0402C0G250NB,A182G0805C0G251NK,A1R8C0402C0G500NB,A183G1206C0G101NE,A563M0402X7R250NB,A330J0201C0G500NA,A1R0C0402C0G500NB,A3R9A0402C0G250NB,A106M0603X7T6R3NK,A472G0603C0G500ND,A2R4B0603C0G101ND,A120G0603C0G101ND,A273J1206C0G500NE,A102M0402X7R160NB,A821M0201X7R100NA,A391K0402X7R101NB,A822K0201X7R160NA,A102M0603X7R101ND,A473G1206C0G500N1,A1R5B0402C0G250NB,A682J1206C0G631N1,A273F1206C0G500NE,A822K0603X7R250ND,A391K0201X7R160NA,A1R5A0201C0G500NA,A101J0805C0G101ND,A820F0603C0G101ND,A6R2B0201C0G250NA,A104M0805X7R101N5,A820J0603C0G101ND,A106M0805X7S250NH,A7R0B0603C0G101ND,A101F0805C0G101ND,A682G0805C0G251NH,A223M0603X7R250ND,A183K0402X7R100NB,A4R0C0201C0G500NA,A822G0805C0G500N5,A361F1206C0G251NK,A681M0402X7R100NB,A5R1B0603C0G101ND,X7T系列,A222J0603C0G500ND,A122M0603X7R101ND,A431K0201X7R100NA,A0R7B0603C0G101ND,A5R1C0603C0G500ND,A682K0402X7R160NB,A221J1206C0G251NK,A6R2B0201C0G500NA,A360G0402C0G500NB,A220G0402C0G500NB,A391J1206C0G251NK,A4R3B0603C0G101ND,A471J0603C0G500ND,A271K0201X7R160NA,A3R3C0402C0G250NB,A271K0402X7R101NB,A273K0603X7R500ND,A105M0603X7R250ND,A1R6B0201C0G250NA,A122M0402X7R160NB,A152G0603C0G101ND,A152F1210C0G631NK,A474M0603X7R160ND,A153G1210C0G631NP,A471F0603C0G500ND,A152J1210C0G631NK,A682K0603X7R101ND,A222F0603C0G500ND,A391F1206C0G251NK,A683M0603X7R160ND,A4R3B0201C0G250NA,A5R6B0603C0G500ND,A1R1A0603C0G500ND,A3R6C0201C0G250NA,A183M0402X7R500NB,A1R5C0603C0G500ND,A180F0402C0G500NB,A222G1210C0G631NO,A5R6D0201C0G250NA,A8R2D0402C0G500NB,A3R6A0603C0G500ND,A272M0603X7R101ND,A1R1C0201C0G250NA,A473K0402X7R160NB,A681J0805C0G251NK,A182F1210C0G631NK,A1R8B0201C0G500NA,A474K0805X7S101NH,A821G0603C0G101ND,A475M0603X7T6R3NK,A182J1210C0G631NK,A473M0805X7R101N5,A106K0805X7T6R3NH,A240G0402C0G500NB,A8R0D0402C0G250NB,A331M0201X7R250NA,A560G0201C0G500NA,A6R2C0402C0G500NB,A390G0402C0G500NB,A221F120

选型指南  -  微容科技  - 2022版  - 2022/7/27 PDF 中文 下载

【技术】一文了解陶瓷电容器需要纳入考量的重要因素——等效串联电阻

在理想状况下,电容器可被设计成无电阻的样式,然而,这在物理学上是不可能实现的,因为任何电容器都有某种类型的内阻与其形成类似串联的存在,这就是等效串联电阻(ESR)。其阻值会因电容器而异,具体取决于各项因素,包括所用的电介质材料、漏电流以及电容器的质量和可靠性。

技术探讨    发布时间 : 2022-10-10

探索楼氏电容器在电动汽车中的关键作用 (下)

在上期的内容中,我们为大家初步介绍了电容器在电动汽车电力系统中的多种作用,今天我们将就其在牵引逆变器(直流至交流)、车载充电器(交流至直流)和DC-DC转换器中的具体应用进行介绍。

技术探讨    发布时间 : 2024-08-22

【元件】楼氏电容推出新型3芯超级电容器,额定电压大幅提升最高可达9.0WVDC,助力储能技术大幅跃升

楼氏电容最近发布了新型超级电容器模块,与典型的径向安装超级电容器相比,额定电压大幅提升,最高可达9.0WVDC。这些双电层电容器来自楼氏电容新收购的康奈尔品牌,该品牌以生产优质电容器而著称。

产品    发布时间 : 2024-06-07

Knowles(楼氏电子)单层电容器(SLC)选型指南

目录- Precision Devices Introduction    Simplified Frequency & Product Application Chart    SINGLE LAYER CAPACITORS DLI    SINGLE LAYER CAPACITORS COMPEX    SUBSTRATES & HEATSINKS DLI    BROADBAND DEVICES DLI    RF COMPONENTS DLI   

型号- V30BZ102M6S,P42BNL820MA03152,CSB SERIES,F15NR0R1M1PX3,D10CFOR1A5PX,CSA SERIES,V30BZ222M8SX,P62BNL820MA02636,AEQ3042,C-BN,C06BL851X-1UN-X0T,P42NR2R0K5S,AEQ2199,AEQ2234,V30BZ103M1SX,C-28,C-BE,C-BD,P62CG1R0C5S,C-20,P21BNL300MA03976,BAR CAP®,P42CG1R5C5S,V30BZ472M1SX,S20AG250DZNX,F20CG0R1M1PX3,C-140,GAP CAP®,AEQ3055,C-37,CR6-BN-105X25X4-5-G-101-Z,C-35,C-30,P21BNL300MA04678,C08BL242X-5UN-X0T,J30XXBA012LX4,C18BL103X-4UN-X0T,J30BJBA022LX2,F15CGR08M5PX3,AEQ2050,V30BZ472M1S,P62CD0R7B5S,B28BJBFN01,CSM-BE-10X10-X5-G-2R9-M,J30BLBA032LX1,AEQ05510,C06BL,DR03F36Q1550AYB,P42BNL820M5S,B20BLSBN01,V30BZ102M6SX,C-40,SBT-28-20X20X6-G-S5,CR SERIES,T30BV30X45PX,C-120,J30BJBA002LX3,BINARY CAP®,CSM SERIES,AEQ05470,AEQ06042,AEQ05471,F35CG0R4M1PX3,CSB-100-50X20X7-10-G-120-M,AEQ05472,C-400,MST,C-58,AEQ05467,AEQ05468,C-55,AEQ05469,C-50,J30BLBA012LX4,V SERIES,E40BU151Z1PX4,PX42UX104KCSX,BORDER CAP®,DI-CAP®,P62NV100M5S,F25NR0R4M1PX3,C-NR,P62BNL820M5S,V30BZ102M5SX,CSA-200-10X10X6-G-101-M,OPTI-CAP®,C-100,MILLI-CAP®,D10BJ100K1EX,PX SERIES,F35CF0R1M1PX3,PX42UX104KCZX,BINARY-CAP®,MST-30-25X20X6-G-S5,V30BZ682M1S,AEQ05246,C18BL,F25CG0R2M1PX3,SBT SERIES,V30BZ682M1SX,V80BZ104M5SX,BI-CAP®,V30BZ103M1S,P62CF0R5B5S,C04BL121X-5UN-X0T,F25CFR08M5PX3,J30BJBA032LX1,V80BZ104M5S,F20NR0R2M1PX3,J30BLBA022LX2,AMPLIFIER BYPASS SAMPLE KIT,P21BNL300M5S,CSA,MST SERIES,C08BL,CSB,P21BNL300MA04282,J30XXBA002LX3,C04BL,CSM,CM SERIES,C-80,BAR-CAP®,SBT,T-CAP®,G10BU100K5PX05,F40NR0R5M1PX4,J30BLBA002LX3,C-200,P42BNL820MA04679,ENG DESIGN KIT SLC,V30BZ222M8S,H20CG250DZNX,C08BL102X-1UN-X0T,B20BHSBN01,B28BHBFN01,B28BTBFN01,J30BJBA012LX4,P21BNL300MA04733

选型指南  -  KNOWLES  - R/7.2  - 2023/8/19 PDF 英文 下载

探索电容器在电动汽车中的关键作用(上)

当代技术,尤其是电动汽车(EV)的电力系统,普遍显示出极高的复杂度。这些系统在电动汽车的运行中发挥着至关重要的作用,包括高效地在交流电(AC)和直流电(DC)之间进行双向转换,以及在DC-DC转换过程中精确控制波动的功率水平。为迎合电力系统的多样化需求,包括陶瓷电容器、薄膜电容器以及铝电解电容器等许多的电容器被设计来满足特定的应用要求,以确保电力系统的高效和稳定运行。

技术探讨    发布时间 : 2024-08-10

【经验】解析SLC和MLCC这两种电容器的应用

在电路设计初期,工程师们就需要决定是选用单层电容器(SLC)还是多层陶瓷电容器(MLCC)来满足应用需求。今天Knowles(楼氏)和你分享如下:总的来说,两者似乎有类似的功用,因为无论是SLC还是MLCC,它们都可作电路中的充储电、滤波或旁路之用。

设计经验    发布时间 : 2022-05-10

Knowles推出直流支撑电容器用于电动汽车,有助于抵消逆变器、电机控制器和电池系统中电感的影响

电动汽车中存在大量转换器和逆变器,选择合适的高压、高容直流支撑电容器对整个系统的正常运行至关重要。为了获取大容值,通常需要用到多个电容器或电容器阵列。对此,楼氏电容(Knowles)推荐使用可提供高容值的内叠层电容StackiCapTM。

厂牌及品类    发布时间 : 2022-03-21

Knowles(楼氏电子)多层&单层陶瓷电容器和薄膜器件选型指南

目录- Introduction    Single Layer Capacitors    Multilayer Ceramic Capacitors    Broadband Blocking Capacitors    Thin Film Devices   

型号- E40BU151Z1PX4,UL SERIES,L128XH4S,J30XXBA012LX4,F15NR0R1M1PX3,P_2CF0R3B5ST,P21BN300MA3976,S20CG250DZNX,C06BL851X-1UN-X0T,G10BU100K5PX10,P21BN300MA04678,NA SERIES,F25NR0R4M1PX3,P_2NR3R0K5ST,P21BN300MA04282,P_2CF0R5B5ST,B056RC4S,C17CF620J-7UN-X0T,D10XXKITA1EX,P62BN820MA02636,D10XXKITA5PX,D10CF0R1B5PX,F20CG0R1M1PX3,B096QC2S,D10BN100K1EX,G20XXKITAPX10,F35CF0R1M1PX3,P21300MA4678,B033ND5S,D15XXKITA5PX,L065XG9S,F25CG0R2M1PX3,P_2BN820Z5ST,P_2CD0R7B5ST,L254XF3S,L095XG9S,C08BL242X-5UN-X0T,D20XXKITA5PX,P21300MA4282,F15CGR08M5PX3,P42BN820MA03152,B28BLSBN01,P21BN300MA04572,L204XF4S,C04BL121X-5UN-X0T,C18BL103X-4GN-XOT,D15XXKITA1EX,F25CFR08M5PX3,PDW05758,D30XXKITA1EX,F20NR0R2M1PX3,P21BN300MA04733,B028RF2S,J30BLBA032LX1,G10XXKITAPX05,AH SERIES,J30XXBA002LX3,P42BN820MA04679,CF SERIES,P_2CG1R5C5ST,T30BV30X45PX,P21300MA4572,P_2CG1R0C5ST,L117XH4S,G15XXKITAPX08,D30XXKITA5PX,D20XXKITA1EX,F40NR0R5M1PX4,G25XXKITAPX10,D25XXKITA5PX,C17AH620J-7UA-X0T,D25XXKITA1EX,F35CG0R4M1PX3,P21BN300MA03976,P21300MA4733,C08BL102X-1UN-X0T,B28BTBFN01,L157XG3S,B148QF0S,C17UL620J-7UN-X0T

选型指南  -  KNOWLES  - 2017/5/10 PDF 英文 下载

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品类:Multilayer Ceramic Chip Capacitor

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品类:Multilayer Ceramic Chip Capacitor

价格:¥3.6577

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品牌:Knowles

品类:Multilayer Ceramic Chip Capacitor

价格:¥3.0556

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品牌:Knowles

品类:Multilayer Ceramic Chip Capacitor

价格:¥4.9189

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品牌:Knowles

品类:Multilayer Ceramic Chip Capacitor

价格:¥4.9189

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品牌:Knowles

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品牌:微容科技

品类:通用片式多层陶瓷电容器

价格:¥0.0025

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品牌:宇阳

品类:贴片式陶瓷电容

价格:¥0.0238

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品牌:Nippon Chemi-Con

品类:引线型铝电解电容器

价格:¥0.7560

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品牌:冠坤电子

品类:Electrolytic Capacitors

价格:¥0.0900

现货:133,378

品牌:宇阳

品类:片式中高压多层陶瓷电容器

价格:¥0.0026

现货:132,430

品牌:RENESAS

品类:开关稳压器

价格:¥4.9700

现货:100,000

品牌:国巨

品类:电容

价格:¥0.0035

现货:53,174

品牌:微容科技

品类:通用片式多层陶瓷电容器

价格:¥0.0087

现货:40,331

品牌:Nippon Chemi-Con

品类:引线型铝电解电容器

价格:¥1.0170

现货:38,000

品牌:微容科技

品类:瓷介电容器

价格:¥0.0573

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