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動力鋰電池為什么需要BMS管理系統?

來源:存能電氣  日期:2019-01-07 16:20  瀏覽量:

  動力鋰電池為什么需要BMS管理系統?鋰電池的電池管理系統(BMS)的重要作用是什么?盡管鋰電池比其他種類的電池有更多的優點,但鋰電池處于嚴重過充電狀態下還存在爆炸的危險,造成鋰電池組損壞的同時還對使用者的人生安全造成威脅。因此,必須為鋰電池組配備一套具有針對性的鋰電池管理系統BMS從而對電池組進行有效的監控、保護、能量均衡和故障警報,進而提高整個鋰電池工作效率和使用壽命。

  什么是電池管理系統?

  電池管理系統,縮寫BMS,是對電池進行管理的系統,通常具有量測電池電壓的功能,防止或避免電池過放電、過充電、過溫度…等異常狀況出現。隨著技術發展,已經逐漸增加許多功能。

  BMS常見應用場合:

  手機、MP3播放器、錄音筆、筆記型電腦、電動腳踏車、電動自行車、電動代步車、電動二輪車、電動機車、老人代步車、電動車、純電動車、電動汽車、電動船等任何有使用電池并且需要充電的裝置、儀器或載具。

  動力鋰電池為什么需要BMS管理系統?

鋰電池BMS管理系統.jpg

  動力鋰電池管理系統能有效的對鋰電池組進行有效的監控、保護、能量均衡和故障警報,進而提高整個動力電池組的工作效率和使用壽命。鋰電池由于其工作電壓高、體積小、質量輕、能量密度大、無記憶效應、無污染、自放電小、循環壽命長等眾多優點而被廣泛使用在各種精密設備上。但是鋰電池有嚴重的缺陷,總結來說有以下兩個方面:

  (1)安全性

  鋰電池存在安全性差,時有發生爆炸等缺陷。尤其是鈷酸鋰為正極材料的鋰電池不能大電流放電,安全性較差。此外,幾乎所有種類的鋰電池過度充電或過度放電都會引起電芯不可逆轉的損傷。鋰電池對溫度也極為敏感:如果在溫度過高的狀況下使用,可能引起電解液分解、燃燒甚至爆炸;溫度過低將導致鋰電池的各項性能明顯惡化,影響設備的正常使用。

  由于電池制作工藝的限制,每個電池單元的內阻、容量等均會存在差異。當多個電池單元串聯使用時,會引起各個電芯的充放電速率不一致,這導致了電池容量的利用率低下。鑒于此,鋰電池在實際使用過程中通常需要專門的保護系統來監控電池的健康狀態,從而管理鋰電池的使用過程。

  (2)可維護性

  鋰電池低溫下容量衰減和電量無法準確預測使得設備的可維護性較差。長期在線的儀表需要定期更換電池,而遠程監控設備工作站點分散,各個站點之間路途遙遠,因此更換電池工作量巨大,成本高昂。

  為了減小維護的工作量,降低維護成本,需要鋰電池BMS管理系統具有準確的電荷狀態估算功能以準確掌握電池的電荷狀態,更有目的地進行電池更換工作;同時還需要電池管理系統具有較低的自身功耗,以降低維護頻率,延長電池的使用壽命。因此對長時間持續供電的遠程監控儀表,合理地設計鋰電池BMS管理系統對設備的維護有著非常重要的意義。

  鋰電池的電池管理系統(BMS)的重要作用:

  動力鋰電池從產生直到壽命完結回收,都存在安全問題,即使在出廠時完全符合國際安全標準,在使用過程中會從安全狀態演變到不安全狀態,質量好的單體電池性能逐漸衰退而達到壽命極限,質量不好的單體電池,在使用過程中其性能會陸續出現各種不正常劣化衰退,進入所擔心的不安全狀態。這是一個逐漸累積的變化過程。

  鋰電池BMS管理系統就不像有些電池生產企業說的那樣可有可無,而是必須要有,而且還要貫穿電池組應用始終。鋰電池管理系統在國內外已有許多研究,并且開始在許多領域應用,已經能滿足一些市場的需要,鋰動力電池的應用對電池管理系統提出了更高的要求,保障動力電池組的使用安全,是鋰動力電池管理系統的首要任務。

  鋰電池BMS管理系統有如下特點:

  ●鋰電池管理系統由管理主機(CPU)、電壓與溫度采集模塊、電流采集模塊和通信接口模塊組成。

  ●可檢測并顯示鋰電池組的總電壓、總電流、儲備電量;任一單體電池的電壓和電池箱的溫度;最高和最低單體電池電壓及電池編號、最高和最低溫度、電池組的充放電量。

  ●UPS電池主機還提供報警和控制輸出接口,對過壓、欠壓、高溫、低溫、過流、短路等極限情況進行報警和控制輸出。

  ●提供RS232和CAN總線接口,可在計算機上直接讀取鋰電池管理系統上的所有信息。

  新能源汽車的鋰電池包與BMS:

  電動汽車動力電池是由幾千個小電芯組成的,鋰電池包的組成主要包括電芯、模塊、電氣系統、熱管理系統、箱體和BMS。

  鋰電池包是新能源汽車核心部件,為整車提供驅動電能,它主要通過金屬材質的殼體包裹構成電池包保護主體。電芯通過模塊化的結構設計實現了電芯的集成,并且包括電芯的散熱硬件,散熱系統設計的好壞是BMS實現優良管理的前提,這也是個家廠商技術先進與否的重要體現。通過熱管理設計與仿真優化鋰電池包熱管理性能,電器部件及線束實現了控制系統對電池的安全保護及連接路徑;通過BMS實現對電芯的管理,以及與整車的通訊及信息交換。

  鋰電池管理系統作為電池安全運用的有力保障,使得電池時刻處于安全和可控制的充放電使用過程中,大大提高了電池在實際使用過程中的循環使用壽命。在新能源汽車的快速發展過程中,鋰電池管理系統(BMS)作為核心的技術發揮著舉足輕重的作用。

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