锂离子电池的管理系统

知识点二、锂离子电池的管理系统

根据锂离子电池的外特性可知,锂离子电池对充放电电流、充放电截止电压、充放电过程中的温度都有苛刻的要求,所以必须有一个对锂离子电池设计性能优良的管理系统。而以电动汽车的车载动力电池为代表的动力锂离子电池对这个管理系统的要求就更加苛刻了,动力锂离子电池管理系统不仅要考虑到每个单体锂离子电池的外特性,不能让任何一个单体锂离子电池过充或者过放,而且还必须考虑到动力锂离子电池组进行充放电时各个单体锂离子电池之间的电压均衡问题,所以这就对电池管理系统提出了更高的要求。为了满足这些要求,动力锂离子电池管理系统主要由以下几个单元组成:

(1)对动力锂离子电池运行状态的各种参数进行检测并执行相应动作以实现对电池保护的保护单元。

(2)对动力锂离子电池组中各单体锂离子电池充放电时的电压进行均衡的单元。

1.管理系统构成方案

动力锂离子电池充电器及管理系统的总体结构如图8-11所示。

由图8-11可知,本系统分为充电器和管理系统两部分。充电器的作用是将220V/50 HZ的市电转化为动力锂离子电池所需要的电压并提供足够的功率;管理系统如图8-11中点画线框所示,其作用是实时监测运行状态(电池电压、电流和温度),根据电池的运行状态做出相应的保护和执行动作,并将电池的运行状态参数传送给电子控制单元(ECU),从而使充电器和控制器做出相应的动作。

2.动力锂离子电池管理系统的分析

对于电池管理系统,需要检测电池的电压、电流和温度,根据这些所测得数据对电池进行过电压、过电流和过温保护,并根据所测得电流值和电压值利用安时法和开路电压法对电池的荷电状态(SOC)进行预测。动力锂离子电池管理系统总体方案框图如图8-12所示。

图8-11　动力锂离子电池充电器及管理系统的总体结构示意图

以杭州万向集团生产的IMP 160/240/265锂离子电池为例,这种电池的管理系统的各项指标见表8-4。

图8-12　动力锂离子电池管理系统总体方案框图

表8-4　电池管理系统的性能指标

续表