磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)設計思路
為確保磷酸鐵鋰電池組使用的安全可靠性,電池管理系統(tǒng)是一種非常必要的技術,電池管理同時也提供了一個與外部系統(tǒng)交互的接口,如充電電源,開關裝置,負戴及數(shù)據(jù)顯示設備。
一個電池管理系統(tǒng)會讓一群“啞巴”似的電芯轉變成為一個智能電池組。
汽車制造工廠及相關廠商的電動汽車快速發(fā)展都有得益于電池管理系統(tǒng)提供了更高的性能和更完善的功能。管理的管理可以拆分成兩個科學,電池監(jiān)控和電池控制;監(jiān)控部分包括電壓和溫度的測量和電池平衡。
這都是電池管理系統(tǒng)的基本屬性。
雖然磷酸鐵鋰電池在短路、過充、擠壓、針刺等濫用的條件下仍然是安全的,但是會對電池的循環(huán)壽命造成極大影響。磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)工藝比較復雜,單體電池的一致性差異會比密封閥控鉛酸電池大,這就造成電池組在充電后期個別單體電池的電壓迅速上升,加之通信機房長期處于無人值守狀態(tài),不容易及時發(fā)現(xiàn).
從而造成磷酸鐵鋰電池組壽命減短或者損壞的現(xiàn)急,為了避免以上現(xiàn)象的發(fā)生就需要用電他管理系統(tǒng)保障電池的安全可靠。
電池管理系統(tǒng)(BatteryManagement System,即BMS),是電池保護和管理的核心組成部分,不僅要保證電池安全可靠的使用.而且還要充分發(fā)揮電池的性能和延長使用壽命,作為通信用的后備電能,管理系統(tǒng)在高壓直流電源和電池之間起到一個橋梁作用。對電池管理系統(tǒng)的要求必須符合通信電源供電系統(tǒng)的要求,所以電池管理系統(tǒng)的安全管理模式對電池的安全性至關重要。電池管理系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集單元、計算以及控制單元、均衡單元、控制執(zhí)行單元和通信單元。如下圖所示。
(1)電池管理系統(tǒng)的基本作用
①監(jiān)側單體電池的工作狀況,例如檢測每個單體電池的電壓、充放電電流、電池組的環(huán)境溫度等;
②保護電池,避免在極端的條件下發(fā)生電池壽命縮短和電池損壞。
(2)電池管理系統(tǒng)的主要功能
①過壓保護
當單體電池充電電壓超過允許值時,立即停止充電,斷開充電設備與電池組的連接:
②過放報警
當單體電池放電電壓低于警告值時,發(fā)出報普提示;
②過放保護
當單體電池放電電壓低于保護值時,立即停止放電,斷開用電設備與電池組的連接,并伴有報警提示;
④過流報警
當電池組輸人或者輸出的電流超過警告值時,發(fā)出報警提示;
③短路保護
當電池組發(fā)生短路時,立即停止放電,斷開用電設備與電池組的連接,并伴有報答提示;
⑥過溫報警
當電池溫度或環(huán)境溫度超過警告值時,發(fā)出報警提示:
⑥過溫報警
當電池溫度或環(huán)境溫度超過警告值時,發(fā)出報警提示。
⑦過溫保護
當檢測到環(huán)境溫度或電池組內(nèi)部溫度超過保護值時,立即斷開充電或者用電設備與電池組的連接,并伴有報警提示。當環(huán)境溫度或電池組內(nèi)部溫度恢復到允許值后,可通過手動或自動恢復對電池管理的功能,但不影響電池放電功能;
8.估測電池組 sOC SOC(StateOf Charge,電池的荷電狀態(tài)),即電池剩余電量。保持SOC維持在合理的范圍內(nèi).防止由于過充或者過放對電池的損傷,隨時預報電池的剩余容量;
9.對電池組中的單體電他進行均衡
由于磷酸鐵鋰電池制造工藝復雜及鋰離子的相對活躍性,所以電池組中的單體電池電壓就存在不一致的現(xiàn)急。對電他組中的單體電池進行均衡充電,使電池組中單體電池都達到均衡一致的狀態(tài),可以有效地延長電池組的使用壽命,大大提高電池組的上作效率(此功能可以根據(jù)用戶要求增減)。
10并口通信
提供與基站監(jiān)控系統(tǒng)進行通信的接口,傳輸和顯示電池組狀態(tài)、報、SOC等信息,實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管理干預。
值得注意的是大多數(shù)電動車的主要元件供應商的OEM水平及價格在市場上還是差強人意的。不斷涌入電池市場的電氣化能源投資和電池管理系統(tǒng)的提升才是電池的安全、高效及合理的成本的關鍵!