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磷酸铁锂电池组管理系统设计思路

为确保使用磷酸铁锂电池组使用的安全可靠性,研发制造电池组的协调管理系统是非常必要的,电池管理系统提供了一个与外部系统交互的接口,如充电电源,开关装置,负载及数据显示设备。

一个电池组管理系统会让一群“哑巴”似的电芯转变成为一个智能电池组。

汽车制造工厂及相关厂商的电动汽车快速发展都有得益于电池管理系统提供了更高的性能和更完善的功能。管理系统可以拆分成两个科学,电池监控和电池控制;监控部分包括电压和温度的测量和电池平衡。这都是电池管理系统的基本属性。

虽然磷酸铁锂电池在短路、过充、挤压、针刺等条件测试下仍然是安全的,但是会对电池的循环寿命造成极大影响。磷酸铁锂电池生产工艺比较复杂.单体电池的一致性差异会比密封阀控铅酸电池大,这就造成电池组在充电后期个别单体电池的电压迅速上升,差异过大会严重影响电池使用寿命,为了避免以上现象的发生就需要用电他管理系统保障电池的安全可靠。

电池组管理系统(BatteryManagement System,即BMS),是电池组保护和管理的核心组成部分,不仅要保证电池安全可靠的使用.而且还要充分发挥电池的性能和延长使用寿命,作为通信用的后备电能,管理系统在高压直流电源和电池之间起到一个桥梁作用。对电池组管理系统的要求必须符合通信电源供电系统的要求,所以电池管理系统的安全管理模式对电池的安全性至关重要。电池组管理系统主要包括数据采集单元、计算以及控制单元、均衡单元、控制执行单元和通信单元。架构图如下:

磷酸铁锂电池组管理系统设计思路

1、电池组管理系统的基本作用

(1)监侧单体电池的工作状况,例如检测每个单体电池的电压、充放电电流、电池组的环境温度等;

(2)保护电池,避免在极端的条件下发生电池寿命缩短和电池损坏。

2、电池管理系统的主要功能

(1)过压保护

当单体电池充电电压超过允许值时,立即停止充电,断开充电设备与电池组的连接:

(2)过放报警

当单体电池放电电压低于警告值时,发出报警提示;

(3)过放保护

当单体电池放电电压低于保护值时,立即停止放电,断开用电设备与电池组的连接,并伴有报警提示;

(4)过流报警

当电池组输人或者输出的电流超过警告值时,发出报警提示;

(5)短路保护

当电池组发生短路时,立即停止放电,断开用电设备与电池组的连接,并伴有报警提示;

(6)过温报警

当电池温度或环境温度超过警告值时,发出报警提示:

(7)过温报警

当电池温度或环境温度超过警告值时,发出报警提示。

(8)过温保护

当检测到环境温度或电池组内部温度超过保护值时,立即断开充电或者用电设备与电池组的连接,并伴有报警提示。当环境温度或电池组内部温度恢复到允许值后,可通过手动或自动恢复对电池管理的功能,但不影响电池放电功能;

3、估测电池组 SOC

SOC(StateOf Charge,电池的荷电状态),即电池剩余电量。保持SOC维持在合理的范围内.防止由于过充或者过放对电池的损伤,随时预报电池的剩余容量;

4、对电池组中的单体电他进行均衡

由于磷酸铁锂电池制造工艺复杂及锂离子的相对活跃性,所以电池组中的单体电池电压就存在不一致的现象。对电他组中的单体电池进行均衡充电,使电池组中单体电池都达到均衡一致的状态,可以有效地延长电池组的使用寿命,大大提高电池组的上作效率(此功能可以根据用户要求增减)。

5、并口通信

提供与基站监控系统进行通信的接口,传输和显示电池组状态、报警、SOC等信息,实现远程监控和管理干预。

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