鋰電池為什么需要BMS?鋰電池保護(hù)板BMS的作用

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-06-13 14:56  瀏覽量：次

　　鋰電池為什么需要BMS？鋰電池保護(hù)板BMS的作用。盡管鋰電池比其他種類的電池有更多的優(yōu)點(diǎn)，但鋰電池處于嚴(yán)重過(guò)充電狀態(tài)下還存在爆炸的危險(xiǎn)，造成鋰電池?fù)p壞的同時(shí)還對(duì)使用者的人生安全造成威脅。因此，必須為鋰電池配備一套具有針對(duì)性的鋰電池管理系統(tǒng)BMS從而對(duì)電池組進(jìn)行有效的監(jiān)控、保護(hù)、能量均衡和故障警報(bào)，進(jìn)而提高整個(gè)鋰電池工作效率和使用壽命。

　　什么是BMS？

　　電池管理系統(tǒng)(英語(yǔ)：BatteryManagementSystem，縮寫B(tài)MS)是對(duì)電池進(jìn)行管理的系統(tǒng)，通常具有量測(cè)電池電壓的功能，防止或避免電池過(guò)放電、過(guò)充電、過(guò)溫等異常狀況出現(xiàn)。隨著技術(shù)發(fā)展，已經(jīng)逐漸增加許多功能。

　　電池管理系統(tǒng)與電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池緊密結(jié)合在一起，通過(guò)傳感器對(duì)電池的電壓、電流、溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，同時(shí)還進(jìn)行漏電檢測(cè)、熱管理、電池均衡管理、報(bào)警提醒，計(jì)算剩余容量(SOC)、放電功率，報(bào)告電池劣化程度(SOH)和剩余容量(SOC)狀態(tài)，還根據(jù)電池的電壓電流及溫度用算法控制最大輸出功率以獲得最大行駛里程，以及用算法控制充電機(jī)進(jìn)行最佳電流的充電，通過(guò)CAN總線接口與車載總控制器、電機(jī)控制器、能量控制系統(tǒng)、車載顯示系統(tǒng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。

　　BMS的功能應(yīng)當(dāng)包括電池基本保護(hù)功能、電池均衡功能、電池儲(chǔ)備能量測(cè)算功能和網(wǎng)絡(luò)通信功能。

　　鋰電池為什么需要BMS？

　　動(dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)能有效的對(duì)鋰電池組進(jìn)行有效的監(jiān)控、保護(hù)、能量均衡和故障警報(bào)，進(jìn)而提高整個(gè)動(dòng)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(zhì)量輕、能量密度大、無(wú)記憶效應(yīng)、無(wú)污染、自放電小、循環(huán)壽命長(zhǎng)等眾多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用在各種精密設(shè)備上。但是鋰電池有嚴(yán)重的缺陷，總結(jié)來(lái)說(shuō)有以下兩個(gè)方面：

　　(1)安全性

　　鋰電池存在安全性差，時(shí)有發(fā)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(guò)度充電或過(guò)度放電都會(huì)引起電芯不可逆轉(zhuǎn)的損傷。鋰電池對(duì)溫度也極為敏感：如果在溫度過(guò)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(guò)低將導(dǎo)致鋰電池的各項(xiàng)性能明顯惡化，影響設(shè)備的正常使用。

　　由于電池制作工藝的限制，每個(gè)電池單元的內(nèi)阻、容量等均會(huì)存在差異。當(dāng)多個(gè)電池單元串聯(lián)使用時(shí)，會(huì)引起各個(gè)電芯的充放電速率不一致，這導(dǎo)致了電池容量的利用率低下。鑒于此，鋰電池在實(shí)際使用過(guò)程中通常需要專門的保護(hù)系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控電池的健康狀態(tài)，從而管理鋰電池的使用過(guò)程。

　　(2)可維護(hù)性

　　鋰電池低溫下容量衰減和電量無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)使得設(shè)備的可維護(hù)性較差。長(zhǎng)期在線的儀表需要定期更換電池，而遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備工作站點(diǎn)分散，各個(gè)站點(diǎn)之間路途遙遠(yuǎn)，因此更換電池工作量巨大，成本高昂。

　　為了減小維護(hù)的工作量，降低維護(hù)成本，需要鋰電池BMS管理系統(tǒng)具有準(zhǔn)確的電荷狀態(tài)估算功能以準(zhǔn)確掌握電池的電荷狀態(tài)，更有目的地進(jìn)行電池更換工作；同時(shí)還需要電池管理系統(tǒng)具有較低的自身功耗，以降低維護(hù)頻率，延長(zhǎng)電池的使用壽命。因此對(duì)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)供電的遠(yuǎn)程監(jiān)控儀表，合理地設(shè)計(jì)鋰電池BMS管理系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的維護(hù)有著非常重要的意義。

　　鋰電池保護(hù)板BMS的作用

　　1.電池保護(hù)，和PCM差不多，過(guò)充、過(guò)放、過(guò)溫、過(guò)流，還有短路保護(hù)。像普通的鋰錳電池和三元鋰電池，一旦檢測(cè)到任何一節(jié)電池電壓超過(guò)4.2V或任何一節(jié)電池電壓低于3.0V系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)切斷充電或放電回路。如果電池溫度超過(guò)電池的工作溫度或電流大于電池的放電電流，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切斷電流通路，保障電池和系統(tǒng)安全。

　　2.能量均衡，整個(gè)電池包，由于很多節(jié)電池串聯(lián)，工作一定時(shí)間后，由于其電芯本身的不一致性、工作溫度的不一致性等原因的影響，最后會(huì)表現(xiàn)出很大的差異，對(duì)電池的壽命和系統(tǒng)的使用有巨大的影響，能量均衡就是彌補(bǔ)電芯個(gè)體之間的差異去做一些主動(dòng)或被動(dòng)的充電或放電的管理，確保電池的一致性，延長(zhǎng)電池的壽命。

　　動(dòng)力鋰電池從產(chǎn)生直到壽命完結(jié)回收，都存在安全問(wèn)題，即使在出廠時(shí)完全符合國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)，在使用過(guò)程中會(huì)從安全狀態(tài)演變到不安全狀態(tài)，質(zhì)量好的單體電池性能逐漸衰退而達(dá)到壽命極限，質(zhì)量不好的單體電池，在使用過(guò)程中其性能會(huì)陸續(xù)出現(xiàn)各種不正常劣化衰退，進(jìn)入所擔(dān)心的不安全狀態(tài)。這是一個(gè)逐漸累積的變化過(guò)程。

　　鋰電池BMS管理系統(tǒng)就不像有些電池生產(chǎn)企業(yè)說(shuō)的那樣可有可無(wú)，而是必須要有，而且還要貫穿電池組應(yīng)用始終。鋰電池管理系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外已有許多研究，并且開(kāi)始在許多領(lǐng)域應(yīng)用，已經(jīng)能滿足一些市場(chǎng)的需要，鋰動(dòng)力電池的應(yīng)用對(duì)電池管理系統(tǒng)提出了更高的要求，保障動(dòng)力電池組的使用安全，是鋰動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的首要任務(wù)。

　　BMS作為電池安全運(yùn)用的有力保障，使得電池時(shí)刻處于安全和可控制的充放電使用過(guò)程中，大大提高了電池在實(shí)際使用過(guò)程中的循環(huán)使用壽命。在新能源汽車的快速發(fā)展過(guò)程中，BMS作為核心的技術(shù)發(fā)揮著舉足輕重的作用。