鋰電池為什么需要電池保護管理系統?
隨著電子設備工作的復雜性和精密性,對電池的性能要求也會不斷提高,要求電池需要有較穩定的持續放電平臺來供電能力,續航時間具備足夠的科學工作時間。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長時間待機的遠程監控儀表上。與鎳氫電池相比,鋰(li)離子(zi)電(dian)池(chi)輕30%-40%,能量比卻高(gao)60% 。然(ran)而(er)鋰(li)電(dian)池(chi)也(ye)有嚴(yan)重(zhong)的缺陷,總結來(lai)說(shuo)有以下(xia)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(de)充(chong)放電(dian)速率不一致,這導致了電(dian)池(chi)容量的(de)利用(yong)率低(di)下。鑒(jian)于此,鋰電(dian)池(chi)在實際使(shi)(shi)用(yong)過(guo)程中通常需要專門的(de)電(dian)池(chi)保(bao)護系統來監(jian)控電(dian)池(chi)的(de)健康狀態,從而管理鋰電(dian)池(chi)的(de)使(shi)(shi)用(yong)過(guo)程。
(2)可維護性
鋰電(dian)(dian)池(chi)(chi)低(di)溫下容量(liang)衰(shuai)減和電(dian)(dian)量(liang)無(wu)法準確(que)預測使得設(she)備的(de)可維(wei)護性較差(cha)。長期(qi)在線的(de)儀表需(xu)要(yao)(yao)定期(qi)更換電(dian)(dian)池(chi)(chi),而遠程(cheng)監控設(she)備工作(zuo)站點(dian)分散,各個站點(dian)之間(jian)路途遙遠,因(yin)此(ci)更換電(dian)(dian)池(chi)(chi)工作(zuo)量(liang)巨(ju)大,成本(ben)高昂。為了減小維(wei)護的(de)工作(zuo)量(liang),降低(di)維(wei)護成本(ben),需(xu)要(yao)(yao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)管(guan)理系統(tong)具有(you)準確(que)的(de)電(dian)(dian)荷狀態估算功能(neng)以準確(que)掌握電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)電(dian)(dian)荷狀態,更有(you)目(mu)的(de)地(di)進(jin)行電(dian)(dian)池(chi)(chi)更換工作(zuo);同時還需(xu)要(yao)(yao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)管(guan)理系統(tong)具有(you)較低(di)的(de)自身功耗,以降低(di)維(wei)護頻率(lv),延(yan)長電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)使用壽命。因(yin)此(ci)對長時間(jian)持續供電(dian)(dian)的(de)遠程(cheng)監控儀表,合理地(di)設(she)計電(dian)(dian)池(chi)(chi)管(guan)理系統(tong)對設(she)備的(de)維(wei)護有(you)著非常重要(yao)(yao)的(de)意義。
然而,遠(yuan)程監控儀(yi)表的(de)(de)(de)(de)工作特(te)點和(he)鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)(de)固有的(de)(de)(de)(de)特(te)性(xing)使得(de)研究出(chu)滿足此類應(ying)用(yong)要(yao)(yao)求的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)管理系統變得(de)相(xiang)當困難。主(zhu)要(yao)(yao)有以下幾個因素:首先從遠(yuan)程測(ce)量儀(yi)表的(de)(de)(de)(de)工作特(te)點來講,為了降低(di)功(gong)耗(hao),遠(yuan)程測(ce)量儀(yi)表一般(ban)會周期性(xing)的(de)(de)(de)(de)進(jin)(jin)行休(xiu)(xiu)眠(mian)和(he)喚(huan)醒,它的(de)(de)(de)(de)工作電(dian)(dian)流(liu)(liu)是動態(tai)變化(hua)的(de)(de)(de)(de),喚(huan)醒階(jie)段(duan)的(de)(de)(de)(de)工作電(dian)(dian)流(liu)(liu)遠(yuan)高(gao)于(yu)(yu)休(xiu)(xiu)眠(mian)狀態(tai),但喚(huan)醒階(jie)段(duan)的(de)(de)(de)(de)工作時間(jian)卻遠(yuan)小于(yu)(yu)休(xiu)(xiu)眠(mian)階(jie)段(duan);其次,鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)(de)放電(dian)(dian)曲線十(shi)分平緩,主(zhu)要(yao)(yao)電(dian)(dian)量都集中于(yu)(yu)3.6V電(dian)(dian)壓以上,而隨后,隨著電(dian)(dian)壓的(de)(de)(de)(de)進(jin)(jin)一步降低(di),電(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)量開(kai)始急劇下降,遠(yuan)程儀(yi)表設備無法根據(ju)電(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)壓發出(chu)低(di)電(dian)(dian)量報警;最后,鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)(de)自放電(dian)(dian)率(lv)隨溫度的(de)(de)(de)(de)波動變化(hua)很大(da),對工作在野外的(de)(de)(de)(de)儀(yi)表設備來說(shuo),溫度條件十(shi)分極(ji)端,進(jin)(jin)一步加大(da)了電(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)量預(yu)測(ce)難度。





