動力鋰電池為什么需要BMS管理系統(tǒng)?

來源：存能電氣  日期：2019-01-07 16:20  瀏覽量：次

　　動力鋰電池為什么需要BMS管理系統(tǒng)?鋰電池的電池管理系統(tǒng)(BMS)的重要作用是什么?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)重過充電狀態(tài)下還存在爆炸的危險(xiǎn)，造成鋰電池組損壞的同時(shí)還對使用者的人生安全造成威脅。因此，必須為鋰電池組配備一套具有針對性的鋰電池管理系統(tǒng)BMS從而對電池組進(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。

　　什么是電池管理系統(tǒng)？

　　電池管理系統(tǒng)，縮寫B(tài)MS，是對電池進(jìn)行管理的系統(tǒng)，通常具有量測電池電壓的功能，防止或避免電池過放電、過充電、過溫度…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。

　　BMS常見應(yīng)用場合：

　　手機(jī)、MP3播放器、錄音筆、筆記型電腦、電動腳踏車、電動自行車、電動代步車、電動二輪車、電動機(jī)車、老人代步車、電動車、純電動車、電動汽車、電動船等任何有使用電池并且需要充電的裝置、儀器或載具。

　　動力鋰電池為什么需要BMS管理系統(tǒng)?

　　動力鋰電池管理系統(tǒng)能有效的對鋰電池組進(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、無記憶效應(yīng)、無污染、自放電小、循環(huán)壽命長等眾多優(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)來說有以下兩個(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度充電或過度放電都會引起電芯不可逆轉(zhuǎn)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(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、容量等均會存在差異。當(dāng)多個(gè)電池單元串聯(lián)使用時(shí)，會引起各個(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)際使用過程中通常需要專門的保護(hù)系統(tǒng)來監(jiān)控電池的健康狀態(tài)，從而管理鋰電池的使用過程。

　　(2)可維護(hù)性

　　鋰電池低溫下容量衰減和電量無法準(zhǔn)確預(yù)測使得設(shè)備的可維護(hù)性較差。長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，延長電池的使用壽命。因此對長時(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)對設(shè)備的維護(hù)有著非常重要的意義。

　　鋰電池的電池管理系統(tǒng)(BMS)的重要作用：

　　動力鋰電池從產(chǎn)生直到壽命完結(jié)回收，都存在安全問題，即使在出廠時(shí)完全符合國際安全標(biāo)準(zhǔn)，在使用過程中會從安全狀態(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，在使用過程中其性能會陸續(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)逐漸累積的變化過程。

　　鋰電池BMS管理系統(tǒng)就不像有些電池生產(chǎn)企業(yè)說的那樣可有可無，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)在國內(nèi)外已有許多研究，并且開始在許多領(lǐng)域應(yīng)用，已經(jīng)能滿足一些市場的需要，鋰動力電池的應(yīng)用對電池管理系統(tǒng)提出了更高的要求，保障動力電池組的使用安全，是鋰動力電池管理系統(tǒng)的首要任務(wù)。

　　鋰電池BMS管理系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：

　　●鋰電池管理系統(tǒng)由管理主機(jī)（CPU）、電壓與溫度采集模塊、電流采集模塊和通信接口模塊組成。

　　●可檢測并顯示鋰電池組的總電壓、總電流、儲備電量；任一單體電池的電壓和電池箱的溫度；最高和最低單體電池電壓及電池編號、最高和最低溫度、電池組的充放電量。

　　●UPS電池主機(jī)還提供報(bào)警和控制輸出接口，對過壓、欠壓、高溫、低溫、過流、短路等極限情況進(jìn)行報(bào)警和控制輸出。

　　●提供RS232和CAN總線接口，可在計(jì)算機(jī)上直接讀取鋰電池管理系統(tǒng)上的所有信息。

　　新能源汽車的鋰電池包與BMS：

　　電動汽車動力電池是由幾千個(gè)小電芯組成的，鋰電池包的組成主要包括電芯、模塊、電氣系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、箱體和BMS。

　　鋰電池包是新能源汽車核心部件，為整車提供驅(qū)動電能，它主要通過金屬材質(zhì)的殼體包裹構(gòu)成電池包保護(hù)主體。電芯通過模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了電芯的集成，并且包括電芯的散熱硬件，散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞是BMS實(shí)現(xiàn)優(yōu)良管理的前提，這也是個(gè)家廠商技術(shù)先進(jìn)與否的重要體現(xiàn)。通過熱管理設(shè)計(jì)與仿真優(yōu)化鋰電池包熱管理性能，電器部件及線束實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)對電池的安全保護(hù)及連接路徑；通過BMS實(shí)現(xiàn)對電芯的管理，以及與整車的通訊及信息交換。

　　鋰電池管理系統(tǒng)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程中，大大提高了電池在實(shí)際使用過程中的循環(huán)使用壽命。在新能源汽車的快速發(fā)展過程中，鋰電池管理系統(tǒng)（BMS）作為核心的技術(shù)發(fā)揮著舉足輕重的作用。