锂电池过充过放的本质:充电时,锂离子从正极板脱嵌,通过电解液嵌入到负极板上;放电时,锂离子从负极板上脱嵌,并经由电解液嵌入到正极板上;锂离子电池的充放电过程是锂离子在极板上的嵌入和脱嵌过程。充电时,随着锂离子的脱嵌,正极材料体积会发生一定量的收缩;放电时,随着锂离子的嵌入,正极材料体积会发生一定量的膨胀。过充时,正极晶格会产生崩塌,锂离子在负极会形成锂枝晶从而刺破隔膜,造成电池的损坏。过放时,正极材料活性变差,阻止锂离子的嵌入,电池容量急剧下降。如果发生正极材料体积过度膨胀,也会破坏电池的物理结构,造成电池的损坏。BMS系统保护板能够延长电池的使用寿命。如何BMS软件设计
电池保护系统中的SOP管理。SOP(StateofPower)表示当前电池能够充电或者放电的阈值功率,它的精确估算可以比较大限度地提高电池的利用率。比如在加速时,可以供应阈值的功率而不伤害电池;在刹车时,可以尽量多地回收能量而不伤害电池,这样可以保证车辆在行驶过程中不会因为欠压或者过流而失去动力。精确的SOP估算非常重要,例如一组均衡较好的电池包,在处于高电量的状态时,彼此间SOC相差很小(一般小于2%);但当SOC很低时,可能会出现某节电芯电压急速下降的情况。为了保证每一节电芯电压始终不低于过放电压,SOP必须精确地估算出下一时刻该电芯能够输出的阈值输出功率,以限制对电池的使用从而保护电池。同理,动能回收需要计算好的SOP保证电压比较高的某节电芯不会进入过充保护,也不能进入过流保护。 硬件BMS管理系统BMS系统保护板的优势:提高电池寿命:通过实时监测和保护电池,避免电池过充、过放等问题。
BMS电池保护板也可以按照电芯材料来区分。不同的电芯材料,放电截止电压和充电截止电压是不一样的。因此,所使用的保护板也是不一样的,最常见的就是三元保护板和磷酸铁锂保护板,一般三元电芯电压范围为2.7-4.2v,而磷酸铁锂则是2.5-3.6v。保护板的电流保护,一方面是防止充电电流太大,另一方面是防止放电电流太大。过大的电流,会伤害电池,也可能烧坏保护板自身。首先,保护板有一个基本的关键参数:放电电流和充电电流。该电流是保护板的持续放电或者充电电流,它表示了保护板自己的载流能力,和电池无关。除了该参数以外,保护板还有一对电流参数,即充电保护电流和放电保护电流。顾名思义,就是在充电或者放电过程中,电流超过该值的大小就关断。同之前的道理一样,电流的保护也是有延时的,不过电流保护的恢复是自动的,只要电流减小就会自动恢复。
BMS保护板的SOX算法估算方法。SOX包括SOC、SOE和SOP。SOC估计方法传统方法:安时积分法、开路电压法基于电池模型的方法:卡尔曼滤波法、粒子滤波算法神经网络算法:神经网络算法。SOP算法:根据电池的SOC和温度,查表确定持续充放电最大功率瞬时充放电最大功率。电芯的去极化速度,决定当前最大功率使用的频率。当SEI膜表面的Li离子堆积速度大于负极的吸收速度时候,就会发生电压下降,最大功率无法维持。因此,SOP的计算难点是峰值功率与持续功率如何过度?SOH算法:两点法计算SOH根据OCV-SOC曲线确定两个准确的SOC值,并安时累积计算这两个SOC之间的累积充入或放出电量,然后计算出电池的容量,从而得到SOH。算法有一定难度,需要大量的数据和模型,才能比较准确的估算,这里只做简要介绍。在电动自行车行业中,BMS主要指电动自行车电池保护板,而且主要指的是锂电池电池保护板。
主动均衡则是通过电量转移的方式来实现均衡,这种方式效率更高、损失更小。不同厂家可能采用不同的方法,均衡电流也可能有所不同,范围通常在1~10A之间。被动均衡更适合于小容量、低串数的锂电池组应用,而主动均衡则更适用于高串数、大容量的动力型锂电池组应用。对于电池管理系统(BMS)而言,除了均衡功能外,均衡策略的制定同样至关重要。主动均衡机制采用电量转移的方式,将组内电池的总电量转移给容量较小的电池。电感式主动均衡以物理转换为基础,集成了电源开关和微型电感,实现双向均衡。它可以通过相邻电池间的电荷转移来均衡电池,无论是放电、充电还是静置状态,都可以进行均衡,且均衡效率高达92%。 BMS系统保护板能够有效延长电池的使用寿命。光伏BMS管理系统
BMS电池保护板也可以按照电芯材料来区分。如何BMS软件设计
BMS保护板也可以按照串数和持续放电电流大小来分。串数比较好理解,常见的7串(三元24v),13串(三元48v),17串(三元60v),20串(三元72v)。保护板需要采集每一串电芯的电压,因此串数不同,保护板是不同的。而电流大小,就是决定了MOS开关的大小(MOS数量),MOS数量越多,BMS保护板的价格就越高,对价格的影响很关键。铁锂常见的就是15/16串48v,20串60v,24串72v。锂电池体积小、可拆卸提出,方便用户充电,降低电池被盗风险。 如何BMS软件设计