由于其特性锂电池电池本身必须配备电池管理系统(BMS)。没有管理系统的电池禁止使用,这将带来巨大的安全隐患。安全始终是电池系统的首要考虑因素。如果电池保护或管理不善,可能会缩短使用寿命、损坏甚至爆炸。
BMS(电池管理系统)主要用于动力电池,例如电动汽车、电动自行车、储能系统等大型系统。
电池管理系统(BMS)的主要功能包括电池电压、温度和电流测量,能量平衡,荷电状态(SOC)计算和显示,异常报警,充放电管理,通信等,以及保护系统的基本保护功能。一些BMS还集成了热管理、电池加热、电池健康状态(SOH)分析、绝缘电阻测量等功能。
BMS功能介绍及分析:
1. 电池保护功能,类似于PCM,具有过充、过放、过温、过流和短路保护。与普通锂锰电池和三元电池类似。锂离子电池一旦系统检测到任何电池电压超过 4.2V 或低于 3.0V,系统将自动切断充电或放电电路。如果电池温度超过电池的工作温度或电流超过电池组的放电电流,系统也将自动切断电流通路,以确保电池和系统的安全。
2. 能量平衡,整体电池组由于电池串联,经过一段时间后,由于电池自身性能的不一致性、工作温度的不一致性等原因,最终会导致各电池性能出现较大差异,对电池寿命和系统使用造成巨大影响。能量平衡旨在通过主动或被动的充放电管理来弥补各电池之间的差异,从而保证电池性能的一致性,延长电池寿命。目前行业内主要分为被动平衡和主动平衡两种类型。被动平衡主要通过电阻损耗来平衡各电池的功率,而主动平衡主要通过电容、电感或变压器等元件将部分功率从功率较大的电池转移到功率较小的电池。下表对被动平衡和主动平衡进行了比较。由于主动平衡系统较为复杂且成本较高,目前主流仍采用被动平衡。
3. SOC计算,电池供电电池剩余电量 (SOC) 计算是电池管理系统 (BMS) 中非常重要的一部分,许多系统需要更精确地了解剩余电量状况。随着技术的发展,SOC 计算方法积累了很多,精度要求不高时,可以基于电池电压来判断剩余电量。其中,最精确的方法是电流积分法(也称 Ah 法),公式为 Q = ∫i dt,此外还有内阻法、神经网络法、卡尔曼滤波法等。目前,电流积分法仍然是业界的主流方法。
4. 通信。不同的系统对通信接口有不同的要求。主流的通信接口包括SPI、I2C、CAN、RS485等。汽车和储能系统主要使用CAN和RS485。
发布时间:2023年3月15日
