比亞迪磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)BMS設(shè)計(jì)和功能

來源：存能電氣  日期：2019-04-07 21:51  瀏覽量：次

　　比亞迪磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)BMS設(shè)計(jì)和功能。磷酸鐵鋰電池?fù)碛懈玫膲勖?、安全性，更適合插電式混動(dòng)車的用車情況。比亞迪新能源汽車將越來越多地出現(xiàn)在我們的生活中，使用新能源汽車，大家普遍關(guān)心的還是有關(guān)電池的問題。據(jù)了解，“秦”的充電模式主要有預(yù)約充電和即時(shí)充電兩種，既可以按照客戶設(shè)置的充電時(shí)間對(duì)車輛定時(shí)充電，也能隨機(jī)給車輛直接充電。

　　比亞迪磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)BMS功能

　　比亞迪磷酸鐵鋰電池BMS管理系統(tǒng)就不像有些電池生產(chǎn)企業(yè)說的那樣可有可無(wú)，而是必須要有，而且還要貫穿鋰電池組應(yīng)用始終。BMS鋰電池管理系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外已有許多研究，并且開始在許多領(lǐng)域應(yīng)用，已經(jīng)能滿足一些市場(chǎng)的需要，鋰動(dòng)力電池的應(yīng)用對(duì)電池管理系統(tǒng)提出了更高的要求，保障動(dòng)力電池組的使用安全，是鋰動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的首要任務(wù)。

　　動(dòng)力BMS鋰電池管理系統(tǒng)能有效的對(duì)鋰電池組進(jìn)行有效的監(jiān)控、保護(hù)、能量均衡和故障警報(bào)，進(jìn)而提高整個(gè)動(dòng)力電池組的工作效率和使用壽命。磷酸鐵鋰電池由于其工作電壓高、體積小、質(zhì)量輕、能量密度大、無(wú)記憶效應(yīng)、無(wú)污染、自放電小、循環(huán)壽命長(zhǎng)等眾多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用在各種精密設(shè)備上。

　　盡管磷酸鐵鋰電池比其他種類的電池有更多的優(yōu)點(diǎn)，但鋰電池處于嚴(yán)重過充電狀態(tài)下還存在爆炸的危險(xiǎn)，造成鋰電池組損壞的同時(shí)還對(duì)使用者的人生安全造成威脅。因此，必須為鋰電池組配備一套具有針對(duì)性的鋰電池管理系統(tǒng)BMS從而對(duì)電池組進(jìn)行有效的監(jiān)控、保護(hù)、能量均衡和故障警報(bào)，進(jìn)而提高整個(gè)鋰電池工作效率和使用壽命。

　　鋰電池BMS管理系統(tǒng)有如下特點(diǎn)

　　●鋰電池管理系統(tǒng)由管理主機(jī)（CPU）、電壓與溫度采集模塊、電流采集模塊和通信接口模塊組成。

　　●可檢測(cè)并顯示鋰電池組的總電壓、總電流、儲(chǔ)備電量；任一單體電池的電壓和電池箱的溫度；最高和最低單體電池電壓及電池編號(hào)、最高和最低溫度、電池組的充放電量。

　　●UPS電池主機(jī)還提供報(bào)警和控制輸出接口，對(duì)過壓、欠壓、高溫、低溫、過流、短路等極限情況進(jìn)行報(bào)警和控制輸出。

　　●提供RS232和CAN總線接口，可在計(jì)算機(jī)上直接讀取磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)上的所有信息。

　　比亞迪磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)BMS設(shè)計(jì)解析

　　首先我們來談?wù)劚葋喌咸坪颓氐碾姵兀吞?hào)應(yīng)該是一樣的，只是秦的鋰電池組電芯數(shù)量比較少，容量13度，唐的比較多，18度。單個(gè)的電芯都是比亞迪自己制造的磷酸鐵鋰電池，額定電壓3.2V，容量26AH。為什么不是最近比較火的三元鋰電池呢？原因如下圖：

　　磷酸鐵鋰電池?fù)碛懈玫膲勖?、安全性，更適合插電式混動(dòng)車的用車情況。電池單體搭臺(tái)是這個(gè)樣子的，但是這個(gè)應(yīng)該是大巴上的，因?yàn)殡妰?chǔ)量高達(dá)120AH，咱們的只有26AH，不過大致上是一樣的，都是長(zhǎng)方體。

　　唐的BMS電池組位于底盤中部，體積和重量都比較大。放在底盤的好處是降低了整車重心，同時(shí)不影響后備箱空間。缺點(diǎn)嘛，對(duì)放水和防磕碰要求比較高，日常使用要注意這塊不要浸水，不要磕碰。秦的BMS鋰電池組，位于后座以后，后備箱之前。優(yōu)點(diǎn)：放水防磕碰性能都很好，缺點(diǎn)：重心比較高，影響后備箱空間，和唐正好是相對(duì)的~。

　　連接方式為串聯(lián)，形象一點(diǎn)說，就是類似于我們以前用過的手電筒，幾個(gè)電池頭尾相接。這種連接方式，每個(gè)電芯放電的時(shí)候使用同樣的電流對(duì)外放電，充電的時(shí)候同樣的電流充電，在不借助均衡系統(tǒng)的情況下，無(wú)法對(duì)單個(gè)電芯進(jìn)行充放電。而且，當(dāng)一個(gè)電芯充滿時(shí)，就要停止對(duì)整個(gè)BMS鋰電池組的充電，不然這個(gè)電芯會(huì)過充損壞，而一個(gè)電芯放空的時(shí)候，整個(gè)電池組就要停止放電，不然這個(gè)電芯會(huì)過放損壞。

　　BMS磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)的均衡模塊。唐和秦的均衡模塊采用的是被動(dòng)均衡方式，也就是說，通過旁路電阻給電壓較高的電芯放電，使其達(dá)到和其他電芯相同的電壓。也就是這樣：每個(gè)電芯都有一個(gè)由磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)單獨(dú)控制的電阻，當(dāng)需要的時(shí)候，接通這個(gè)電阻的電路，給電芯放電。

　　因?yàn)楸葋喌咸坪颓氐碾姵亟M不均衡，絕大多數(shù)是某一兩個(gè)電芯電壓過低，需要對(duì)另外的大量電芯進(jìn)行放電。而在低電量時(shí)，可以正確的標(biāo)記剩余電芯，高電量下，系統(tǒng)只會(huì)標(biāo)記充滿時(shí)電壓最高的一個(gè)電芯，是一個(gè)，可想而知效率是怎么樣的了，幾乎可以忽略不計(jì)。

　　比亞迪堅(jiān)持使用磷酸鐵鋰電池的原因

　　磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數(shù)鋰離子電池使用的正極材料。磷酸鐵鋰電池是比亞迪完全自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)鋰電池，投入巨大，目前已經(jīng)屬于成熟產(chǎn)品，也在國(guó)內(nèi)獲得了廣泛應(yīng)用；雖然與國(guó)外鋰電池產(chǎn)品相比，磷酸鐵鋰電池的特性還不是很完美，但因?yàn)槠浯嬖?，打破了?guó)外的技術(shù)壟斷，為我們走自己的鋰電池研發(fā)路線創(chuàng)出了道路，所以非常敬佩其精神。另外比亞迪堅(jiān)持使用磷酸鐵鋰電池不會(huì)發(fā)生爆炸。

　　事實(shí)上中國(guó)企業(yè)已經(jīng)掌握了磷酸鐵鋰電池全球最高端的技術(shù)和工藝。而磷酸鐵鋰電池在安全性和循環(huán)壽命上相對(duì)于三元鋰電的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，正是中國(guó)新能源汽車關(guān)鍵要素所在和發(fā)展所需。只要明確其發(fā)展地位，加大投入固化這一優(yōu)勢(shì)，中國(guó)新能源汽車就完全有彎道超車的可能。

　　三元鋰電的材料配方，無(wú)論是鎳鈷錳酸鋰，還是鎳鈷鋁酸鋰，都離不開兩種貴金屬，即鈷和鎳。這兩種金屬在中國(guó)都很匱乏，在全球儲(chǔ)量也有限。磷酸鐵鋰電池則剛好相反，不含任何貴金屬，而且生產(chǎn)正極材料的主要原料氧化鐵、碳酸鋰在中國(guó)儲(chǔ)量非常豐富。如果下游新能源汽車市場(chǎng)需求放大，其上游材料在規(guī)模效應(yīng)的推動(dòng)下，成本將直線下降，占據(jù)磷酸鐵鋰電池成本超過30%的正極材料價(jià)格的下降，將促使磷酸鐵鋰電池價(jià)格的迅速下降。

　　磷酸鐵鋰電池是比亞迪新能源汽車核心部件，為整車提供驅(qū)動(dòng)電能，它主要通過金屬材質(zhì)的殼體包裹構(gòu)成電池包保護(hù)主體。電芯通過模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了電芯的集成，并且包括電芯的散熱硬件，散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞是BMS實(shí)現(xiàn)優(yōu)良管理的前提。