造成鋰電池活性物質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減少,溶解的正極材料游離到負極時會造成負極界面膜的不穩(wěn)定,被破壞的界面膜再形成時會消耗鋰離子,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,總會伴隨著宿主結構摩爾體積的變化,結構不可逆轉變,影響顆粒與電極間的電化學接觸,造成容量衰減。3)電解液的分解:在鋰離子電池充電過程中,電解液對含碳電極具有不穩(wěn)定性,會發(fā)生還原反應。電解液還原消耗了電解質及其溶劑,對電池容量及循環(huán)壽命產(chǎn)生不良影響。4)過充電:電池在過充電時,不僅會造成負極形成鋰沉淀、電解液氧化和正極氧的損失,消耗活性物質導致容量不可逆損失,還會有安全隱患。5)界面膜的形成:界面膜(SEI膜)的形成會消耗鋰離子,一般發(fā)生在起初的幾次充放電時。6)集流體的腐燭:鋰離子電池中的集流體材料常用鋁和銅,兩者的腐蝕會在表面形成膜,電池內阻增大,放電效率下降,從而造成電池壽命衰減。BMS鋰電池保護板還會對電池包進行信息的管理,包含數(shù)據(jù)的整車交互以及日志的存儲。動力電池BMS軟件開發(fā)
儲能BMS廠商一般從動力電池BMS發(fā)展而來,因此,很多設計和名詞有歷史沿革比如動力電池里一般分為BMU(BatteryMonitorUnit)和BCU(BatteryControlUnit)前者采集,后者控制。因為電芯是一個電化學的過程,多個電芯組成一個電池,由于每個電芯特性,無論制造多精密,根基使用時間,環(huán)境,各個電芯都會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),去評估當前電池的狀態(tài),有點像中醫(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特性,可以通過大型試驗儀器去測量,但是嵌入式系統(tǒng)很難去評估電化學的一些指標,故BMS就是一個老中醫(yī)。移動儲能BMS電池管理系統(tǒng)作用BMS硬件保護板的主要功能有幾個方面。
EMS(能量管理系統(tǒng),EnergyManagementSystem)是整個系統(tǒng)中重要的部件,EMS承接BMS反饋的相關電池信息,進行及時的分析和判斷,將分析的控制信息反饋至BMS,對系統(tǒng)的策略進行控制,EMS的控制策略對電池系統(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)濟收益自然也就越大,同時會BMS反饋回來的電池異常信息及時判斷和控制,及時切斷和控制異常電池,保護整個儲能系統(tǒng),對整個儲能系統(tǒng)的安全性起到關鍵作用。PCS(儲能變流器,PowerControlSystem)又稱雙向儲能逆變器,可控制蓄電池的充電和放電過程,進行交直流的變換,在無電網(wǎng)情況下可以直接為交流負荷供電。PCS由DC/AC雙向變流器、控制單元等構成。PCS控制器通過通訊接收后臺控制指令,根據(jù)功率指令的符號及大小控制變流器對電池進行充電或放電,實現(xiàn)對電網(wǎng)有功功率及無功功率的調節(jié)。PCS控制器通過CAN接口與BMS通訊,獲取電池組狀態(tài)信息,可實現(xiàn)對電池的保護性充放電,確保電池運行安全。
兩輪電動車BMS行業(yè)內成為兩輪電動車電池保護板分為硬件板與軟件板。所謂硬件板,就是保護板上沒有可以進行編程的芯片,只是按照特定的線路進行連接,保護板的參數(shù)是固定的。這一類保護板一般成本較低,功能簡單,很難實現(xiàn)邏輯上的特殊控制要求。而軟件板則是在硬件板的基礎上,加了可以編程的芯片,因此這類保護板除了實現(xiàn)基本功能以外,還能實現(xiàn)很多特殊的功能。只要通過修改程序和添加外設,基本可以實現(xiàn)任何功能。比如遠程引爆車輛中的鋰電池。鋰電池是否可以省略BMS保護板的使用?
隨著兩輪電動車市場擴大,一系列管理問題也逐步凸顯:換電需求上升:新國標的實施與碳中和的方針增長了我國電動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)運營低效:電池廠商與換電運營商等企業(yè)缺少對電池的監(jiān)控,無法掌握電池應用數(shù)據(jù),難以減少故障電池召回、電池防盜、電池起火等運營問題。充電事故頻發(fā):全國每年因充電引起的火災達300多起,火災造成的死亡率接近50%,引起ZF高度重視。ZF監(jiān)管困難:ZF急需推動新國標等政策下的電池、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。智慧動鋰自主研發(fā)生產(chǎn)的高壓儲能/工商業(yè)儲能方案,采用二級或三級BMS架構,可支持單簇或多簇電池并機使用。動力電池BMS軟件開發(fā)
智慧動鋰儲能BMS系統(tǒng)采用3+1級架構。動力電池BMS軟件開發(fā)
船用液冷儲能柜BMS電池管理系統(tǒng)采用兩級架構,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)具有模擬信號高精度檢測及上報,故障告警、上傳和存儲,電池保護,參數(shù)設置;被動均衡,電池組SOC標定、操作賬號權限與密碼管理、與其它設備信息交互等功能。從控單元BMU通過對各單體電池的電壓和溫度進行精確采集,實現(xiàn)對電池狀態(tài)的實時監(jiān)控。模塊具有可靠的數(shù)據(jù)通訊功能,系統(tǒng)運行過程中,可實現(xiàn)與電池管理系統(tǒng)主控單元或者其他設備之間的通訊。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現(xiàn)對電池單體電壓、溫度等的檢測,并檢測電池組總電壓、充放電流、對地絕緣電阻等外特性參數(shù),按照特定的算法對電池內部狀態(tài)(容量、SOC、SOH等)進行估算和監(jiān)控,在此基礎上實現(xiàn)了對電池組的充放電管理、熱管理、絕緣檢測、單體均衡管理和故障報警;通過通信總線實現(xiàn)與PCS、EMS等實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,通過菊花鏈實現(xiàn)與BMU通訊。動力電池BMS軟件開發(fā)