什么是電池管理系統(tǒng)

BMS電池管理系統(tǒng)，是電動汽車動力電池系統(tǒng)的重要組成。它一方面檢測收集并初步計(jì)算電池實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)，并根據(jù)檢測值與允許值的比較關(guān)系控制供電回路的通斷;另一方面，將采集的關(guān)鍵數(shù)據(jù)上報(bào)給整車控制器，并接收控制器的指令，與車輛上的其他系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。

 什么是電池管理系統(tǒng)

電池管理系統(tǒng)，不同電芯類型，對管理系統(tǒng)的要求往往并不一樣。那么，一個(gè)典型的動力電池管理系統(tǒng)具體都需要關(guān)注哪些功能呢?今天翻譯整理了一篇文章，一起看看BMS的關(guān)鍵技術(shù)，整體內(nèi)容分成上中下三個(gè)部分。

1簡介

電動汽車用鋰離子電池容量大、串并聯(lián)節(jié)數(shù)多，系統(tǒng)復(fù)雜，加之安全性、耐久性、動力性等性能要求高、實(shí)現(xiàn)難度大，因此成為影響電動汽車推廣普及的瓶頸。鋰離子電池安全工作區(qū)域受到溫度、電壓窗口限制，超過該窗口的范圍，電池性能就會加速衰減，甚至發(fā)生安全問題。目前，大部分車用鋰離子電池，要求的可靠工作溫度為，放電時(shí)-20~55°C，充電時(shí)0~45°C(對石墨負(fù)極)，而對于負(fù)極LTO充電時(shí)低溫度為-30°C;工作電壓一般為1.5~4.2V左右(對于LiCoO2/C、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2/C、LiCoxNiyMnzO2/C以及LiMn2O4/C等材料體系約2.5~4.2V，對于LiMn2O4/Li4Ti5O12材料體系約1.5~2.7V，對于LiFePO4/C材料體系約2.0~3.7V)。

溫度對鋰電池性能尤其安全性具有決定性的影響，根據(jù)電極材料類型的不同，鋰電池(C/LiMn2O4，C/LMO，C/LiCoxNiyMnzO2，C/NCM，C/LiFePO4，C/LiNi0.8Co0.15Al0.05O2，C/NCA)典型的工作溫度如下：放電在-20-55℃，充電在0-45℃;負(fù)極材料為Li4Ti5O12或者LTO時(shí)，低充電溫度往往可以達(dá)到-30℃。

當(dāng)溫度過高時(shí)，會給電池的壽命造成不利影響。當(dāng)溫度高至一定程度，則可能造成安全問題。如圖所示圖1中，當(dāng)溫度為90~120℃時(shí)，SEI膜將開始放熱分解[1~3]，而一些電解質(zhì)體系會在較低溫度下分解約69℃[4]。當(dāng)溫度超過120℃，SEI膜分解后無法保護(hù)負(fù)碳電極，使得負(fù)極與有機(jī)電解質(zhì)直接反應(yīng)，產(chǎn)生可燃?xì)怏w將[3]。當(dāng)溫度為130℃，隔膜將開始熔化并關(guān)閉離子通道，使得電池的正負(fù)極暫時(shí)沒有電流流動[5,6]。當(dāng)溫度升高時(shí)，正極材料開始分解(LiCoO2開始分解約在150℃[7]，LiNi0.8Co0.15Al0.05O2在約160℃[8,9]，LiNixCoyMnzO2在約210℃[8]，LiMn2O4在約265℃[1]，LiFePO4在約310℃[7])并產(chǎn)生氧氣。當(dāng)溫度高于200℃時(shí)，電解液會分解并產(chǎn)生可燃性氣體[3]，并且與由正極的分解產(chǎn)生的氧氣劇烈反應(yīng)[9]，進(jìn)而導(dǎo)致熱失控。在0℃以下充電，會造成鋰金屬在負(fù)極表面形成電鍍層，這會減少電池的循環(huán)壽命。[10]

過低的電壓或者過放電，會導(dǎo)致電解液分解并產(chǎn)生可燃?xì)怏w進(jìn)而導(dǎo)致潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。過高的電壓或者過充電，可能導(dǎo)致正極材料失去活性，并產(chǎn)生大量的熱;普通電解質(zhì)在電壓高于4.5V時(shí)會分解[12]

為了解決這些問題，人們試圖開發(fā)能夠在非常惡劣的情況下進(jìn)行工作的新電池系統(tǒng)，另一方面，目前商業(yè)化鋰離子電池必須連接管理系統(tǒng)，使鋰離子電池可以得到有效的控制和管理，每個(gè)單電池都在適當(dāng)?shù)臈l件下工作，充分保證電池的安全性、耐久性和動力性。