介紹電動車鋰離子電池BMS系統

電動車的出現，是在全球變暖、環境污染和能源危機所推動的。2015年全球電動車加工量和出貨量分別超過了50萬輛的規模，其中中國超過了37萬輛。電動車非得要有電能儲存裝置，目前鋰電池是動力電池的首選和主流。鋰電池在串聯成組使用時存在過充、過放、過流、溫度過高過低等問題，會造出鋰電池的迅速損壞，因此需要電池管理系統進行管理。

1、鋰電池

鋰電池指由正極、負極、隔膜、電解液四大主要材料和外殼制成的電池。其中正極和負極材料非得能夠可逆的嵌入和脫嵌鋰離子，隔膜非得是鋰離子導通而電子絕緣，電解液非得是鋰離子溶液。

通常正極材料里是一個過渡元素發生氧化還原反應，而金屬鋰和碳負極是金屬鋰發生氧化還原反應。充放電過程，鋰離子在電池內部正負極之間來回轉移，電池在外電路移動。有人形象地把這種鋰離子轉移過程成為搖椅，而將鋰電池稱為搖椅式電池。

圖1鋰電池的工作過程圖示

鋰電池正極材料一般采用嵌鋰過渡金屬氧化物，如Ni、Co、Mn的嵌鋰氧化物。負極材料則要選擇電位盡可能接近金屬鋰的嵌鋰化合物，如各種碳材料、SnO、SnO2、硅合金等。

電解液普遍使用報告LiPF6的溶液，溶質為有機物，常用的有乙烯碳酸酯（EC）、丙烯碳酸酯（PC）和低密度二乙烯碳酸酯（DEC）等；隔膜主要由烯烴類聚合物制成多孔復合膜；外殼材料有鋼、鋁、塑料、鋁塑膜等。鋰電池典型的結構如下圖：

圖2方形電池的典型結構

鋰電池典型參數有：容量、內阻、電壓；鋰電池特性參數有：循環壽命、放電平臺、自放電率、溫度性能、儲存性能等。鋰電池安全探測有：過充、短路、針刺、跌落、浸水、低壓、振動等。

鋰電池比較嬌貴，其充放電是一個多變量、非線性復雜的電化學過程，如果不能滿足其充放電的條件要求，很容易出現壽命快速下降、性能降低、起火、爆炸等事件，因為鋰電池對于溫度、電壓、電流等很敏感。

2、電池管理系統的發展

早期的電池管理系統有：德國1991年開始設計的BADICHEQ和BADICOaCH系統，美國通用汽車EV1使用的電池管理系統，美國ACPropulsion公司開發的名為BatOPt的高性能電池管理系統。

國內最早主要是一些高校依托自己的科技優點聯合一些大的汽車和電池加工商進行了一些研究工作，清華大學為EV-6568輕型電動客車配套了電池管理系統、同濟大學和北京星恒合作開發了鋰電池管理系統、春蘭研究院開發了HEV-BMS系統、北京理工和北方交通大學等依托國家863計劃電動車重大專項子課題，也開發了有特色的電池管理系統。隨著電動車市場的啟動，許多商業化的產品都獲得了大批量的使用。

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