磷酸鐵鋰電池組管理系統設計思路
為確保使用磷酸鐵鋰電池組使用的安全可靠性,研發制造電池組的協調管理系統是非常必要的,電池管理系統提供了一個與外部系統交互的接口,如充電電源,開關裝置,負載及數據顯示設備。
一個電池組管理系統會讓一群“啞巴”似的電芯轉變成為一個智能電池組。
汽(qi)車(che)制造(zao)工廠(chang)及相(xiang)關廠(chang)商的(de)(de)(de)電動汽(qi)車(che)快速(su)發展都有得益于電池(chi)(chi)管(guan)理(li)(li)系(xi)(xi)統提(ti)供了更高的(de)(de)(de)性能和更完善的(de)(de)(de)功能。管(guan)理(li)(li)系(xi)(xi)統可以(yi)拆分(fen)成兩個科學,電池(chi)(chi)監控和電池(chi)(chi)控制;監控部(bu)分(fen)包括電壓和溫(wen)度的(de)(de)(de)測量和電池(chi)(chi)平衡(heng)。這(zhe)都是(shi)電池(chi)(chi)管(guan)理(li)(li)系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)基本屬(shu)性。
雖然磷酸鐵鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池在短路(lu)、過充、擠壓、針刺(ci)等(deng)條件測試下仍(reng)然是安全的(de),但是會(hui)(hui)對電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)循環壽(shou)命(ming)(ming)造成(cheng)極大(da)(da)影響。磷酸鐵鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池生產工(gong)藝比較復雜(za).單(dan)體電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)一(yi)致性(xing)差異會(hui)(hui)比密封閥控(kong)鉛酸電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池大(da)(da),這(zhe)就造成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池組在充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)后期個(ge)別(bie)單(dan)體電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓迅速上升,差異過大(da)(da)會(hui)(hui)嚴重影響電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池使用(yong)壽(shou)命(ming)(ming),為了避免以上現(xian)象的(de)發(fa)生就需要用(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)他管理系統保障電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)安全可靠。
電池組管理系統(BatteryManagement System,即BMS),是電池組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,管理系統在高壓直流電源和電池之間起到一個橋梁作用。對電池組管理系統的要求必須符合通信電源供電系統的要求,所以電池管理系統的安全管理模式對電池的安全性至關重要。電池組管理系統主要包括數據采集單元、計算以及控制單元、均衡單元、控制執行單元和通信單元。架構圖如下:


1、電池組管(guan)理系(xi)統(tong)的基本作用
(1)監側(ce)單體電池的(de)工作狀況,例(li)如檢測每個(ge)單體電池的(de)電壓、充放電電流、電池組的(de)環境溫度(du)等;
(2)保護電(dian)池(chi)(chi),避免(mian)在(zai)極(ji)端(duan)的條件下發生(sheng)電(dian)池(chi)(chi)壽命縮短和電(dian)池(chi)(chi)損壞。
2、電池管(guan)理系(xi)統(tong)的(de)主(zhu)要功能(neng)
(1)過壓(ya)保護
當單體電(dian)(dian)池充電(dian)(dian)電(dian)(dian)壓超過允許值時,立即停止充電(dian)(dian),斷開充電(dian)(dian)設備與(yu)電(dian)(dian)池組的連接:
(2)過(guo)放(fang)報警
當單體電(dian)(dian)池放電(dian)(dian)電(dian)(dian)壓低(di)于警告值時,發出報警提示(shi);
(3)過放保(bao)護(hu)
當(dang)單體電池放電電壓低于保護值(zhi)時,立(li)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(gao)值時,發出報警提示;
(5)短(duan)路保護
當(dang)電池組發生短路時,立即停止放電,斷開用電設備與電池組的連接,并伴有報警提(ti)示;
(6)過溫報警
當(dang)電池溫度或環境溫度超過警(jing)告值時,發出(chu)報警(jing)提示:
(7)過溫報(bao)警
當(dang)電池溫(wen)度或環(huan)境溫(wen)度超過警(jing)告值時,發出(chu)報警(jing)提示。
(8)過溫保護(hu)
當(dang)檢測到(dao)環(huan)境溫(wen)(wen)度(du)或(huo)電池組(zu)內部溫(wen)(wen)度(du)超(chao)過保護值時,立即斷開充電或(huo)者用電設備與電池組(zu)的連接,并伴有報警提示(shi)。當(dang)環(huan)境溫(wen)(wen)度(du)或(huo)電池組(zu)內部溫(wen)(wen)度(du)恢復到(dao)允(yun)許值后,可通過手動(dong)(dong)或(huo)自(zi)動(dong)(dong)恢復對電池管(guan)理的功能,但不影響電池放(fang)電功能;
3、估測電池(chi)組 SOC
SOC(StateOf Charge,電池的荷電狀態),即電池剩余電量。保持SOC維持在合理的范圍內.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;
4、對(dui)電(dian)(dian)池組中的單(dan)體電(dian)(dian)他進行均衡
由(you)于磷(lin)酸鐵鋰(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)制造工藝復雜及鋰(li)離子的(de)(de)(de)相對活(huo)躍性,所以(yi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)組(zu)(zu)中(zhong)的(de)(de)(de)單體電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)(dian)壓就存(cun)在不(bu)一致的(de)(de)(de)現象。對電(dian)(dian)(dian)他組(zu)(zu)中(zhong)的(de)(de)(de)單體電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)進(jin)行均(jun)衡充電(dian)(dian)(dian),使電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)組(zu)(zu)中(zhong)單體電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)都達到均(jun)衡一致的(de)(de)(de)狀態,可以(yi)有(you)效地(di)延(yan)長電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)組(zu)(zu)的(de)(de)(de)使用壽(shou)命,大大提高(gao)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)組(zu)(zu)的(de)(de)(de)上(shang)作效率(此(ci)功(gong)能(neng)可以(yi)根據用戶(hu)要求增減)。
5、并口通信
提供與(yu)基(ji)站監(jian)控系統進(jin)行(xing)通信(xin)的(de)接(jie)口,傳輸和顯(xian)示電池(chi)組狀(zhuang)態、報警(jing)、SOC等信(xin)息,實現(xian)遠程監(jian)控和管理干預。





