電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
綜合各國的電動車研究情況，可以發現共同存在的一個現象，即電池是整個電動車研究中出問題最多的部件。在電池加工的過程中，電池非得要經過化成測試工序，即在電池加工過程中要對電池進行多次充放電才能完成整個電池的加工。
所以化成控制系統的性能筆直影響著鋰電池的技術狀態、使用壽命，并決定著放電時對電網的污染程度。為了滿足電動車的實際運行需求，電池管理系統在功能、可靠性、實用性、安全性等方面都做出了緊要努力。
電池管理系統（BatteryManagementSystem，BMS），電動車電池管理系統（BMS）是連接車載動力鋰離子電池和電動車的緊要紐帶，其緊要功能包括：電池物理參數實時監測;電池狀態估計;在線診斷與預警;充、放電與預充控制;均衡管理和熱管理等。
電池管理系統（BatteryManagementSystem，BMS）的緊要任務是保證電池系統的設計性能：
1）安全性，保護電池單體或電池包免受損壞，戒備出現安全事故；
2）耐久性，使電池工作在可靠的安全區域內，延長電池的使用壽命；
3）動力性，維持電池工作在滿足車輛要求的狀態下。
（1）電池容量
池容量是蓄電池的一個緊要性能參數，它表示在一定放電率、溫度、終止電壓等的條件下，電池放出的電量。
電池容量用C表示，其單位用安時（Ah）、毫安時（mAh）表示。
（2）充電速率和放電速率
此概念利用電池額定容量和充電時間（放電時間）的比值來表示，可以比較不同電池的充放電速度。
（3）電池的過充
電池的過充即是對電池進行了過度的充電，過充會給電池造成一定的損害。當快接近充電結束的過程時，即電池電量快滿的時候，只能用小電流對電池進行低速率充電。因為惟有小電流充電所出現的極化現象較輕，在電池內部積聚的氣體較少，而且給電池散熱的時間充分。
（4）充電終止電壓/放電終止電壓
當蓄電池洋溢電時，表示電池極板上的活性物質已經達到飽和狀態，所以在這個時候即使持續對蓄電池充電，蓄電池的電壓再也不會升高，此時蓄電池的電壓稱為充電終止電壓。類似地，放電終止電壓就是放電時候能達到的最低電壓。
（5）電池的內阻
蓄電池兩端測得的阻值稱為蓄電池的內阻。
（6）電池的生命周期及老化
電池的整個生命周期會經歷以下三個階段：在剛開始使用階段時，容量會增大5%~10%；接下來的階段，容量保持不變；最后一個階段，電池容量開始慢慢減少。這段容量減少的階段就是電池的老化階段。一般來說，當電池容量降到額定容量的80%時，則認為電池壽命結束。
圖1車用BMS軟硬件基本框架
（1）電池終端模塊（緊要進行數據采集，如：電壓參數、電流參數、溫度、通信信號等）；
（2）中間控制模塊（緊要與整車系統進行通訊，控制充電機等）；
（3）顯示模塊（緊要進行數據呈現，實現人機交互）。
（1）電池參數測試。包括總電壓、總電流、單體電池電壓測試（戒備出現過充、過放甚至反極現象）、溫度測試（最好每串電池、關鍵電纜接頭等均有溫度傳感器）、煙霧檢測（監測電解液泄漏）、絕緣測試（監測漏電）、碰撞測試等；
（2）電池狀態估計。包括荷電狀態（SOC）或放電深度（DOD）、健康狀態（SOH）、功能狀態（SOF）、能量狀態（SOE）、故障及安全狀態（SOS）等；
（3）在線故障診斷。包括故障測試、故障類型判斷、故障定位、故障信息輸出等。故障測試是指通過采集到的傳感器信號，采用診斷算法診斷故障類型，并進行早期預警。
電池故障是指電池包、高壓電回路、熱管理等各個子系統的傳感器故障、執行器故障（如接觸器、風扇、泵、加熱器等），以及網絡故障、各種控制器軟硬件故障等。電池包本身故障是指過壓（過充）、欠壓（過放）、過電流、超高溫、內短路故障、接頭松動、電解液泄漏、絕緣降低等；
（4）電池安全控制與報警。包括熱系統控制、高壓電安全控制。BMS診斷到故障后，通過網絡通知整車控制器，并要求整車控制器進行有效解決（超過一定閾值時BMS也可以切斷主回路電源），以戒備高溫、低溫、過充、過放、過流、漏電等對電池和人身的損害；
（5）充電控制。BMS中具有一個充電管理模塊，它能夠依據電池的特性、溫度高低以及充電機的功率等級，控制充電機給電池進行安全充電；
（6）電池均衡。不一致性的存在使得電池包的容量小于組中最小單體的容量。電池均衡是依據單體電池信息，采用主動或被動、耗散或非耗散等均衡方式，盡可能使電池包容量接近于最小單體的容量；
（7）熱管理。依據電池包內溫度分布信息及充放電需求，決定主動加熱/散熱的強度，使得電池盡可能工作在最適合的溫度，充足發揮電池的性能；
（8）網絡通訊。BMS要與整車控制器等網絡節點通信；同時，BMS在車輛上拆卸不方便，要在不拆殼的情況下進行在線標定、監控、升級維護等，一般的車載網絡均采用CAN；
（9）信息存儲。用于存儲關鍵數據，如SOC、SOH、SOF、SOE、累積充放電Ah數、故障碼和一致性等；
（10）電磁兼容。由于電動車使用環境惡劣，要求BMS具有好的抗電磁干擾能力，同時要求BMS對外輻射小。
圖2電池管理系統算法框架
綜上所述，成熟的電池管理系統應當對電池包進行安全監控及有效管理，提高電池的使用效率，新增續駛里程、延長電池使用壽命、降低運行成本。電池管理系統在電動車發展的同時，其技術也取得了長足的進步。
聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除
