造成鋰電池活性物質(zhì)不可逆消耗的主要因素有:1)正極材料的溶解:正極材料的溶解造成正極活性物質(zhì)減少,,溶解的正極材料游離到負(fù)極時(shí)會(huì)造成負(fù)極界面膜的不穩(wěn)定,被破壞的界面膜再形成時(shí)會(huì)消耗鋰離子,,造成鋰離子的減少。2)正極材料的相變化:鋰離子在電極間正常脫嵌時(shí),,總會(huì)伴隨著宿主結(jié)構(gòu)摩爾體積的變化,,結(jié)構(gòu)不可逆轉(zhuǎn)變,影響顆粒與電極間的電化學(xué)接觸,,造成容量衰減,。3)電解液的分解:在鋰離子電池充電過程中,,電解液對(duì)含碳電極具有不穩(wěn)定性,會(huì)發(fā)生還原反應(yīng),。電解液還原消耗了電解質(zhì)及其溶劑,,對(duì)電池容量及循環(huán)壽命產(chǎn)生不良影響。4)過充電:電池在過充電時(shí),,不僅會(huì)造成負(fù)極形成鋰沉淀,、電解液氧化和正極氧的損失,消耗活性物質(zhì)導(dǎo)致容量不可逆損失,,還會(huì)有安全隱患,。5)界面膜的形成:界面膜(SEI膜)的形成會(huì)消耗鋰離子,一般發(fā)生在起初的幾次充放電時(shí),。6)集流體的腐燭:鋰離子電池中的集流體材料常用鋁和銅,,兩者的腐蝕會(huì)在表面形成膜,電池內(nèi)阻增大,,放電效率下降,,從而造成電池壽命衰減。BMS鋰電池保護(hù)板還會(huì)對(duì)電池包進(jìn)行信息的管理,,包含數(shù)據(jù)的整車交互以及日志的存儲(chǔ),。動(dòng)力電池BMS軟件開發(fā)
儲(chǔ)能BMS廠商一般從動(dòng)力電池BMS發(fā)展而來,因此,,很多設(shè)計(jì)和名詞有歷史沿革比如動(dòng)力電池里一般分為BMU(BatteryMonitorUnit)和BCU(BatteryControlUnit)前者采集,,后者控制。因?yàn)殡娦臼且粋€(gè)電化學(xué)的過程,,多個(gè)電芯組成一個(gè)電池,,由于每個(gè)電芯特性,無論制造多精密,,根基使用時(shí)間,,環(huán)境,各個(gè)電芯都會(huì)存在誤差與不一致的地方,,故電池管理系統(tǒng),,就是通過有限的參數(shù),去評(píng)估當(dāng)前電池的狀態(tài),,有點(diǎn)像中醫(yī)看病,,通過表征,看你得了啥病,,不是西醫(yī),,需要一些理化分析,人體的理化分析就像電池的電化學(xué)特性,可以通過大型試驗(yàn)儀器去測(cè)量,,但是嵌入式系統(tǒng)很難去評(píng)估電化學(xué)的一些指標(biāo),,故BMS就是一個(gè)老中醫(yī)。移動(dòng)儲(chǔ)能BMS電池管理系統(tǒng)作用BMS硬件保護(hù)板的主要功能有幾個(gè)方面,。
EMS(能量管理系統(tǒng),,EnergyManagementSystem)是整個(gè)系統(tǒng)中重要的部件,EMS承接BMS反饋的相關(guān)電池信息,,進(jìn)行及時(shí)的分析和判斷,,將分析的控制信息反饋至BMS,對(duì)系統(tǒng)的策略進(jìn)行控制,,EMS的控制策略對(duì)電池系統(tǒng)的衰減速率和循環(huán)壽命起到重要的作用,,系統(tǒng)的循環(huán)壽命越長,所帶來的經(jīng)濟(jì)收益自然也就越大,,同時(shí)會(huì)BMS反饋回來的電池異常信息及時(shí)判斷和控制,,及時(shí)切斷和控制異常電池,保護(hù)整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng),,對(duì)整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性起到關(guān)鍵作用,。PCS(儲(chǔ)能變流器,PowerControlSystem)又稱雙向儲(chǔ)能逆變器,,可控制蓄電池的充電和放電過程,,進(jìn)行交直流的變換,在無電網(wǎng)情況下可以直接為交流負(fù)荷供電,。PCS由DC/AC雙向變流器,、控制單元等構(gòu)成。PCS控制器通過通訊接收后臺(tái)控制指令,,根據(jù)功率指令的符號(hào)及大小控制變流器對(duì)電池進(jìn)行充電或放電,,實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)有功功率及無功功率的調(diào)節(jié)。PCS控制器通過CAN接口與BMS通訊,,獲取電池組狀態(tài)信息,,可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的保護(hù)性充放電,確保電池運(yùn)行安全,。
兩輪電動(dòng)車BMS行業(yè)內(nèi)成為兩輪電動(dòng)車電池保護(hù)板分為硬件板與軟件板,。所謂硬件板,就是保護(hù)板上沒有可以進(jìn)行編程的芯片,,只是按照特定的線路進(jìn)行連接,,保護(hù)板的參數(shù)是固定的。這一類保護(hù)板一般成本較低,,功能簡單,,很難實(shí)現(xiàn)邏輯上的特殊控制要求。而軟件板則是在硬件板的基礎(chǔ)上,,加了可以編程的芯片,,因此這類保護(hù)板除了實(shí)現(xiàn)基本功能以外,還能實(shí)現(xiàn)很多特殊的功能,。只要通過修改程序和添加外設(shè),,基本可以實(shí)現(xiàn)任何功能。比如遠(yuǎn)程引爆車輛中的鋰電池,。鋰電池是否可以省略BMS保護(hù)板的使用,?
隨著兩輪電動(dòng)車市場(chǎng)擴(kuò)大,一系列管理問題也逐步凸顯:換電需求上升:新國標(biāo)的實(shí)施與碳中和的方針增長了我國電動(dòng)車共享換電的需求通信基站,、鐵路等貴重電池的防盜需求也亞待解決,。企業(yè)運(yùn)營低效:電池廠商與換電運(yùn)營商等企業(yè)缺少對(duì)電池的監(jiān)控,無法掌握電池應(yīng)用數(shù)據(jù),,難以減少故障電池召回,、電池防盜、電池起火等運(yùn)營問題,。充電事故頻發(fā):全國每年因充電引起的火災(zāi)達(dá)300多起,,火災(zāi)造成的死亡率接近50%,引起ZF高度重視,。ZF監(jiān)管困難:ZF急需推動(dòng)新國標(biāo)等政策下的電池,、車輛行業(yè)規(guī)范發(fā)展,以降低監(jiān)管難度并減少充電事故,。智慧動(dòng)鋰自主研發(fā)生產(chǎn)的高壓儲(chǔ)能/工商業(yè)儲(chǔ)能方案,,采用二級(jí)或三級(jí)BMS架構(gòu),可支持單簇或多簇電池并機(jī)使用,。動(dòng)力電池BMS軟件開發(fā)
智慧動(dòng)鋰儲(chǔ)能BMS系統(tǒng)采用3+1級(jí)架構(gòu),。動(dòng)力電池BMS軟件開發(fā)
船用液冷儲(chǔ)能柜BMS電池管理系統(tǒng)采用兩級(jí)架構(gòu),每一套電池管理系統(tǒng)由電池模組管理單元BMU,、電池簇管理單元BCU組成,。BMS系統(tǒng)具有模擬信號(hào)高精度檢測(cè)及上報(bào),故障告警,、上傳和存儲(chǔ),,電池保護(hù),參數(shù)設(shè)置,;被動(dòng)均衡,,電池組SOC標(biāo)定、操作賬號(hào)權(quán)限與密碼管理,、與其它設(shè)備信息交互等功能,。從控單元BMU通過對(duì)各單體電池的電壓和溫度進(jìn)行精確采集,實(shí)現(xiàn)對(duì)電池狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。模塊具有可靠的數(shù)據(jù)通訊功能,,系統(tǒng)運(yùn)行過程中,,可實(shí)現(xiàn)與電池管理系統(tǒng)主控單元或者其他設(shè)備之間的通訊。主控單元BCU是電池管理系統(tǒng)的控制中樞,,通過與從控單元通訊實(shí)現(xiàn)對(duì)電池單體電壓,、溫度等的檢測(cè),并檢測(cè)電池組總電壓,、充放電流,、對(duì)地絕緣電阻等外特性參數(shù),按照特定的算法對(duì)電池內(nèi)部狀態(tài)(容量,、SOC,、SOH等)進(jìn)行估算和監(jiān)控,在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池組的充放電管理,、熱管理,、絕緣檢測(cè)、單體均衡管理和故障報(bào)警,;通過通信總線實(shí)現(xiàn)與PCS,、EMS等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,通過菊花鏈實(shí)現(xiàn)與BMU通訊,。動(dòng)力電池BMS軟件開發(fā)