造成锂电池活性物质不可逆消耗的主要因素有:1)正极材料的溶解:正极材料的溶解造成正极活性物质减少,溶解的正极材料游离到负极时会造成负极界面膜的不稳定,被破坏的界面膜再形成时会消耗锂离子,造成锂离子的减少。2)正极材料的相变化:锂离子在电极间正常脱嵌时,总会伴随着宿主结构摩尔体积的变化,结构不可逆转变,影响颗粒与电极间的电化学接触,造成容量衰减。3)电解液的分解:在锂离子电池充电过程中,电解液对含碳电极具有不稳定性,因此会发生还原反应。电解液还原消耗了电解质及其溶剂,对电池容量及循环寿命产生不良影响。4)过充电:电池在过充电时,不仅会造成负极形成锂沉淀、电解液氧化和正极氧的损失,消耗活性物质导致容量不可逆损失,还会有安全隐患。5)界面膜的形成:界面膜(SEI膜)的形成会消耗锂离子,一般发生在起初的几次充放电时。6)集流体的腐烛:锂离子电池中的集流体材料常用铝和铜,两者的腐蚀会在表面形成膜,电池内阻增大,放电效率下降,继而造成电池寿命衰减。 BMS能够实时获取电池的基本参数,包括电压、温度和电流等。换电柜BMS云平台
开路电压法估算电池SOC;铅酸蓄电池的SOC与其开路电压(OCV)之间存在近似线性关系,基于电池OCV的方法是,当电池与负载断开时间超过两小时时,电池的OCV与SOC成正比。然而,如此长的断开时间对于电池来说可能太长而无法实现。与铅酸电池不同,锂离子电池的OCV与SOC之间不存在线性关系。锂离子电池SOC与OCV之间的典型关系如图所示。OCV与SOC的关系是通过对锂离子电池施加脉冲负载,然后让电池达到平衡而确定的。所有电池的OCV与SOC之间的关系不可能完全相同。由于不同电池的传统OCV-SOC有所不同,因此需要测量OCV-SOC的关系,以准确估算SOC。 共享换电柜BMS保护ICBMS电池保护板也可以按照电芯材料来区分。
BMS管理哪些东西?与BMS相关的几大块,电压、电流、温度、均衡,信息等,BMS保护板通过采集电压、电流、温度等信息,评估BMS当前状态。BMS首先对电池包进行信息采集,包括电压,电流,温度三个维度的信息提取。其次,BMS对电池包的SOX算法进行估算。然后BMS会对电池包进行安全诊断,包括过流,过压,欠压,高温,低温,断路的保护。再次是对电池包的能量进行管理,一般分为被动管理和主动管理两种类型。还会对电池包进行信息的管理,包含数据的整车交互以及日志的存储。
电池计量芯片(电量计IC)主要用来采集电芯电压、温度、电流等信息,通过库仑积分和电池建模等方式计算电池电量、健康度等信息,并通过I2C/SMBUS/HDQ等通信端口与外部主机通信。电量计IC与电池保护IC既可分立,也可集成。一级保护IC可以控制充、放电MOSFET,保护动作是可恢复的,即当发生过充、过放、过流、短路等安全事件时就会断开相应的充放电开关,安全事件解除后就会重新恢复闭合开关,电池可以继续使用。硬件、算法和固件是电量计芯片的三大关键要素,硬件用来实现高精度采样和低功耗运行;算法用来对电池进行建模;固件用来实现算法编程,计算输出容量信息。在选择电量计芯片时,通常需要考虑到电芯化学类型、电芯串联数目、通信接口、电量计放在电池包内(Pack-side)还是放在系统板上(System-side)、电量计算法、是否集成电池保护均衡等功能、支持充放电电流大小,以及存储介质和封装形式等。BMS系统保护板具有短路保护功能,当检测到电池组内外部发生短路时,立即切断电源,防止短路造成的损害。
被动均衡主要依赖于电阻放电方式,将电压较高的电池中的电量以热能的形式释放,从而为其他电池创造更多的充电时间。整个系统的电量受限于容量较小的电池。在充电过程中,锂电池通常设有一个上限保护电压值,一旦某一串电池达到此值,锂电池保护板便会切断充电回路,停止充电。被动均衡的优点在于成本低廉且电路设计相对简单,但其缺点在于只基于较低电池残余量进行均衡,无法提升残量较少的电池容量,且均衡过程中释放的热量完全浪费。 如果是对基本功能的要求较高,且成本预算较为有限,BMS硬件保护板可能是一个不错的选择。电池包BMS保护方案
均衡是BMS中非常重要的一个环节。换电柜BMS云平台
随着新能源电动汽车的广泛应用,电池的容量、安全性、健康状态与续航能力日益成为关注重点。BMS电池管理系统是对电池进行监控与控制的系统,将采集的电池信息实时反馈给用户,同时根据采集的信息调节参数,充分发挥电池的性能。但是,该技术在管理多个电池时,需要人员现场调试与设置,导致其检查、维护与更新相当不方便。而且,针对电池组的工作性能、电池老化情况、使用寿命等信息,需要人员现场经过多次反复调试、实验之后才能获得,工作相当繁琐、耗时。在生产、调试或实验过程中,只有在电池出现问题影响电动汽车的工作时,才会发现故障并更换电池,这种方式具有盲目性、滞后性,相当容易产生不良后果,严重则导致生产工作延误、生产危险事故。换电柜BMS云平台