磷酸铁锂离子电池管理系统设计

为了保证磷酸铁锂离子电池的安全性和可靠性，要开发和制造一个电池组的协调管理系统。电池管理系统供应了与外部系统(如充电电源、开关设备、负载和数据显示设备)交互的接口。

一个电池管理系统把一堆哑电池变成智能电池。

电动汽车在汽车制造厂和相关制造商中的快速发展得益于电池管理系统供应的更高的性能和更好的功能。管理系统可分为电池监控和电池控制两大类;监测部分包括电压和温度测量以及电池平衡。这些是电池管理系统的基本属性。

低温磷酸铁锂电池3.2V 20A -20℃充电，-40℃ 3C放电容量≥70%

充电温度：-20~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃支持最大放电倍率：3C
-40℃ 3C放电容量保持率≥70%

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虽然磷酸铁锂离子电池在短路、过充、挤压、针刺等情况下仍然是安全的，但它会极大地影响电池的循环寿命。磷酸铁锂离子电池生产工艺复杂。单体电池的一致性差异大于密封阀控铅酸电池,这可以使个人的电池组充电后期单体电池电压迅速上升,差异会严重影响电池的使用寿命,为了防止上述现象要电力管理系统,确保电池安全可靠。

电池管理系统(电池管理系统，即BMS)和电池组是保护和管理的核心部分，不仅保证了电池的安全可靠使用。而且还能充分发挥电池的性能和延长使用寿命，作为备用电源，在高压直流电源和电池管理系统之间的通信起着桥梁用途。电池管理系统必须满足通信电源系统的要求，因此电池管理系统的安全管理模式对电池的安全非常重要。电池管理系统重要包括数据采集单元、计算与控制单元、平衡单元、控制执行单元和通信单元。体系结构示意图如下:

磷酸铁锂离子电池管理系统设计

1.电池管理系统的基本功能

(1)监控单体电池的工作状态，如检测单体电池的电压、充放电电流、电池组的环境温度;

低温高能量密度18650 3350mAh -40℃ 0.5C放电容量≥60%

充电温度：0~45℃
放电温度：-40~+55℃
比能量：240Wh/kg
-40℃放电容量保持率：0.5C放电容量≥60%

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(2)保护电池，防止极端情况下电池寿命缩短和电池损坏。

2.电池管理系统的重要功能

(1)过电压保护

当单个电池充电电压超过允计值时，立即停止充电，断开充电装置与电池组的连接:

(2)过量放电警报

当单体电池放电电压低于警告值时，发出报警信号。

(3)过量放电保护

当单体电池放电电压低于保护值时，立即停止放电，断开电气设备与电池组的连接，并伴有报警提示;

(4)过电流报警

当电池的输入或输出电流超过警告值时，会发出警报。

(5)短路保护

当电池发生短路时，立即停止放电，断开电气设备与电池的连接，并报警提示;

(6)温度过高报警

当电池温度或环境温度超过警戒值时，报警:

(7)温度过高报警

当电池温度或环境温度超过警告值时，发出警报。

(8)超温保护

当环境温度或电池内部温度超过保护值时，立即断开充电或电器与电池组的连接，并伴有报警提示。当环境温度或电池内部温度恢复到允许值时，可以手动或自动恢复电池管理功能，不影响电池放电功能。

3.估计电池SOC

荷电状态，即电池剩余电量。保持SOC在合理范围内，防止电池因过充或过放电而损坏，随时预测电池剩余容量;

4.平衡单体电池

由于磷酸铁锂离子电池制造工艺复杂，锂离子相对活性大，所以电池组中单个电池电压不一致。