磷酸鐵鋰電池組管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

為確保使用磷酸鐵鋰電池組使用的安全可靠性，研發(fā)制造電池組的協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)是非常必要的，電池管理系統(tǒng)提供了一個(gè)與外部系統(tǒng)交互的接口，如充電電源，開(kāi)關(guān)裝置，負(fù)載及數(shù)據(jù)顯示設(shè)備。 一個(gè)電池組管理系統(tǒng)會(huì)讓一群“啞巴”似的電芯轉(zhuǎn)變成為一個(gè)智能電池組。 汽車(chē)制造工廠(chǎng)及相關(guān)廠(chǎng)商的電動(dòng)汽車(chē)快速發(fā)展都有得益于電池管理系統(tǒng)提供了更高的性能和更完善的功能。管理系統(tǒng)可以拆分成兩個(gè)科學(xué)，電池監(jiān)控和電池控制；監(jiān)控部分包括電壓和溫度的測(cè)量和電池平衡。這都是電池管理系統(tǒng)的基本屬性。 雖然磷酸鐵鋰電池在短路、過(guò)充、擠壓、針刺等條件測(cè)試下仍然是安全的，但是會(huì)對(duì)電池的循環(huán)壽命造成極大影響。磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜.單體電池的一致性差異會(huì)比密封閥控鉛酸電池大，這就造成電池組在充電后期個(gè)別單體電池的電壓迅速上升，差異過(guò)大會(huì)嚴(yán)重影響電池使用壽命，為了避免以上現(xiàn)象的發(fā)生就需要用電他管理系統(tǒng)保障電池的安全可靠。 電池組管理系統(tǒng)（BatteryManagement System，即BMS），是電池組保護(hù)和管理的核心組成部分，不僅要保證電池安全可靠的使用.而且還要充分發(fā)揮電池的性能和延長(zhǎng)使用壽命，作為通信用的后備電能，管理系統(tǒng)在高壓直流電源和電池之間起到一個(gè)橋梁作用。對(duì)電池組管理系統(tǒng)的要求必須符合通信電源供電系統(tǒng)的要求，所以電池管理系統(tǒng)的安全管理模式對(duì)電池的安全性至關(guān)重要。電池組管理系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集單元、計(jì)算以及控制單元、均衡單元、控制執(zhí)行單元和通信單元。架構(gòu)圖如下： 

 磷酸鐵鋰電池組管理系統(tǒng)

1、電池組管理系統(tǒng)的基本作用 

（1）監(jiān)側(cè)單體電池的工作狀況，例如檢測(cè)每個(gè)單體電池的電壓、充放電電流、電池組的環(huán)境溫度等； 

（2）保護(hù)電池，避免在極端的條件下發(fā)生電池壽命縮短和電池?fù)p壞。

 2、電池管理系統(tǒng)的主要功能 

（1）過(guò)壓保護(hù) 當(dāng)單體電池充電電壓超過(guò)允許值時(shí)，立即停止充電，斷開(kāi)充電設(shè)備與電池組的連接： 

（2）過(guò)放報(bào)警 當(dāng)單體電池放電電壓低于警告值時(shí)，發(fā)出報(bào)警提示；

（3）過(guò)放保護(hù) 當(dāng)單體電池放電電壓低于保護(hù)值時(shí)，立即停止放電，斷開(kāi)用電設(shè)備與電池組的連接，并伴有報(bào)警提示； 

（4）過(guò)流報(bào)警 當(dāng)電池組輸人或者輸出的電流超過(guò)警告值時(shí)，發(fā)出報(bào)警提示； 

（5）短路保護(hù) 當(dāng)電池組發(fā)生短路時(shí)，立即停止放電，斷開(kāi)用電設(shè)備與電池組的連接，并伴有報(bào)警提示； 

（6）過(guò)溫報(bào)警 當(dāng)電池溫度或環(huán)境溫度超過(guò)警告值時(shí)，發(fā)出報(bào)警提示： 

（7）過(guò)溫報(bào)警 當(dāng)電池溫度或環(huán)境溫度超過(guò)警告值時(shí)，發(fā)出報(bào)警提示。 

（8）過(guò)溫保護(hù) 當(dāng)檢測(cè)到環(huán)境溫度或電池組內(nèi)部溫度超過(guò)保護(hù)值時(shí)，立即斷開(kāi)充電或者用電設(shè)備與電池組的連接，并伴有報(bào)警提示。當(dāng)環(huán)境溫度或電池組內(nèi)部溫度恢復(fù)到允許值后，可通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)恢復(fù)對(duì)電池管理的功能，但不影響電池放電功能； 

 3、估測(cè)電池組 SOC SOC（StateOf Charge，電池的荷電狀態(tài)），即電池剩余電量。保持SOC維持在合理的范圍內(nèi).防止由于過(guò)充或者過(guò)放對(duì)電池的損傷，隨時(shí)預(yù)報(bào)電池的剩余容量；

 4、對(duì)電池組中的單體電他進(jìn)行均衡 由于磷酸鐵鋰電池制造工藝復(fù)雜及鋰離子的相對(duì)活躍性，所以電池組中的單體電池電壓就存在不一致的現(xiàn)象。對(duì)電他組中的單體電池進(jìn)行均衡充電，使電池組中單體電池都達(dá)到均衡一致的狀態(tài)，可以有效地延長(zhǎng)電池組的使用壽命，大大提高電池組的上作效率（此功能可以根據(jù)用戶(hù)要求增減）。

 5、并口通信 提供與基站監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信的接口，傳輸和顯示電池組狀態(tài)、報(bào)警、SOC等信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理干預(yù)。