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锂电池为什么需要BMS?锂电池保护板BMS的作用

2019-08-19   点击量:35

锂电池为什么需要BMS?锂电池保护板BMS的作用。尽管锂电池比其他种类的电池有更多的优点,但锂电池处于严重过充电状态下还存在爆炸的危险,造成锂电池损坏的同时还对使用者的人生安全造成威胁。因此,必须为锂电池配备一套具有针对性的锂电池管理系统BMS从而对电池组进行有效的监控、保护、能量均衡和故障警报,进而提高整个锂电池工作效率和使用寿命。


  什么是BMS?


电池管理系统(英语:BatteryManagementSystem,缩写BMS)是对电池进行管理的系统,通常具有量测电池电压的功能,防止或避免电池过放电、过充电、过温等异常状况出现。随着技术发展,已经逐渐增加许多功能。


电池管理系统与电动汽车的动力电池紧密结合在一起,通过传感器对电池的电压、电流、温度进行实时检测,同时还进行漏电检测、热管理、电池均衡管理、报警提醒,计算剩余容量(SOC)、放电功率,报告电池劣化程度(SOH)和剩余容量(SOC)状态,还根据电池的电压电流及温度用算法控制最大输出功率以获得最大行驶里程,以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电,通过CAN总线接口与车载总控制器、电机控制器、能量控制系统、车载显示系统等进行实时通信。


BMS的功能应当包括电池基本保护功能、电池均衡功能、电池储备能量测算功能和网络通信功能。


锂电池为什么需要BMS?


动力锂电池管理系统能有效的对锂电池组进行有效的监控、保护、能量均衡和故障警报,进而提高整个动力电池组的工作效率和使用寿命。锂电池由于其工作电压高、体积小、质量轻、能量密度大、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长等众多优点而被广泛使用在各种精密设备上。但是锂电池有严重的缺陷,总结来说有以下两个方面:


(1)安全性


锂电池存在安全性差,时有发生爆炸等缺陷。尤其是钴酸锂为正极材料的锂电池不能大电流放电,安全性较差。此外,几乎所有种类的锂电池过度充电或过度放电都会引起电芯不可逆转的损伤。锂电池对温度也极为敏感:如果在温度过高的状况下使用,可能引起电解液分解、燃烧甚至爆炸;温度过低将导致锂电池的各项性能明显恶化,影响设备的正常使用。


由于电池制作工艺的限制,每个电池单元的内阻、容量等均会存在差异。当多个电池单元串联使用时,会引起各个电芯的充放电速率不一致,这导致了电池容量的利用率低下。鉴于此,锂电池在实际使用过程中通常需要专门的保护系统来监控电池的健康状态,从而管理锂电池的使用过程。


(2)可维护性


锂电池低温下容量衰减和电量无法准确预测使得设备的可维护性较差。长期在线的仪表需要定期更换电池,而远程监控设备工作站点分散,各个站点之间路途遥远,因此更换电池工作量巨大,成本高昂。


为了减小维护的工作量,降低维护成本,需要锂电池BMS管理系统具有准确的电荷状态估算功能以准确掌握电池的电荷状态,更有目的地进行电池更换工作;同时还需要电池管理系统具有较低的自身功耗,以降低维护频率,延长电池的使用寿命。因此对长时间持续供电的远程监控仪表,合理地设计锂电池BMS管理系统对设备的维护有着非常重要的意义。


锂电池保护板BMS的作用


1.电池保护,和PCM差不多,过充、过放、过温、过流,还有短路保护。像普通的锂锰电池和三元锂电池,一旦检测到任何一节电池电压超过4.2V或任何一节电池电压低于3.0V系统就会自动切断充电或放电回路。如果电池温度超过电池的工作温度或电流大于电池的放电电流,系统会自动切断电流通路,保障电池和系统安全。


2.能量均衡,整个电池包,由于很多节电池串联,工作一定时间后,由于其电芯本身的不一致性、工作温度的不一致性等原因的影响,最后会表现出很大的差异,对电池的寿命和系统的使用有巨大的影响,能量均衡就是弥补电芯个体之间的差异去做一些主动或被动的充电或放电的管理,确保电池的一致性,延长电池的寿命。


动力锂电池从产生直到寿命完结回收,都存在安全问题,即使在出厂时完全符合国际安全标准,在使用过程中会从安全状态演变到不安全状态,质量好的单体电池性能逐渐衰退而达到寿命极限,质量不好的单体电池,在使用过程中其性能会陆续出现各种不正常劣化衰退,进入所担心的不安全状态。这是一个逐渐累积的变化过程。


锂电池BMS管理系统就不像有些电池生产企业说的那样可有可无,而是必须要有,而且还要贯穿电池组应用始终。锂电池管理系统在国内外已有许多研究,并且开始在许多领域应用,已经能满足一些市场的需要,锂动力电池的应用对电池管理系统提出了更高的要求,保障动力电池组的使用安全,是锂动力电池管理系统的首要任务。


BMS作为电池安全运用的有力保障,使得电池时刻处于安全和可控制的充放电使用过程中,大大提高了电池在实际使用过程中的循环使用寿命。在新能源汽车的快速发展过程中,BMS作为核心的技术发挥着举足轻重的作用。


钜大特种电池工程研究院

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