BMS鋰離子電池發展

BMS首要處理的就是安全問題，需要具備：

1）過充保護，即充電時需在電壓超標時及時終止。

2）過放保護，即組中任一單體電壓低于過放電閾值時終止放電。

3）過流及短路保護，主要功能為當意外造成過大的放電電流甚至短路時，輸出能自動封閉并進入自鎖狀態。

目前這些基本的保護功能可由專業的鋰電保護芯片實現，如TI、凌特等專用鋰電保護IC。均衡是電池管理的核心問題，國內外的研究非常活躍。均衡的詳盡實現辦法根據能量解決方式可分為耗散型與非耗散型，耗散型均衡通過在電池兩端并聯旁路分流電阻消耗多余能量來實現均衡，這種辦法具有實現簡單，成本低廉的優勢，但存在熱管理問題。非耗散型均衡是指能量在電池包中各單體之間轉移以達到均衡，這種均衡方式存在多種電路拓撲結構，但往往存在電路復雜，均衡效率不高，均衡速度慢等問題，限制了其在電動車、儲能等大容量范疇的使用。

鋰離子電池由于結構和模型的復雜性，其SOC特性受許多不確定因素的影響，大致有充放電倍率、溫度與充放電次數等，因此要怎么樣根據可測的參數對SOC做出準確的估計是當前亟待處理的難題。目前業界常用的SOC估計辦法有放電法、安時積分法、開路電壓法以及卡爾曼濾波法等。放電實驗法是對電池恒流放電，統計放出的電量，直到其端電壓達到放電截止電壓。該辦法比較可靠，適用于不同類型的電池；但缺點主要是實驗過程較長，不能實時在線估計，因此該辦法一般用于確定電池模型參數。安時積分法通過計算一段時間內電池充放電時流進或流出的容量來計算SOC，算得SOC值后再依據環境溫度和充放電倍率這些影響因素對其進行補償。這種辦法存在積分累積誤差與初始值預測問題。開路電壓法利用電池開路電壓與SOC一定的曲線對應關系來估算SOC。但為了測得開路電壓需要消除電池自恢復效應，耗時較長，所以開路電壓法不能實時估計SOC，但可以為其他算法提供初始SOC值。卡爾曼濾波是一種通過遞歸迭代來處理離散方程中濾波問題的辦法，它能夠依據前時刻的狀態通過遞推來估算當前時刻的狀態值。因此我們可用電池的上一個狀態參數來估計當前時刻的工作狀態，即將電池的電流、工作溫度等參數作為系統的輸入，SOC作為狀態參量，電池電壓作為輸出，利用卡爾曼濾波進行鋰離子電池SOC的估算。目前卡爾曼濾波法還停留在理論仿真階段，實際使用的報道很少。而對溫度的監控目前BMS系統主要采用模擬/數字溫度傳感器來實現，對于成本受限的場合可以使用熱敏電阻。

目前美日德在BMS的研究和產品化水平上都走在世界前列，美國A123System公司最先開發出鐵鋰儲能系統，并于2011年建成全球最大的32MWh鋰電儲能電站。目前國內在儲能電站BMS范疇的研究也已經開始，如力高公司加工的儲能電站專用BMS，采用三級體系架構實現電池監測，可用于大中小型儲能電。

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