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干货:锂电池技术与BMS锂电池智能管理系统

2019-01-05 battery 0

目前,镍钴铝酸锂(NCA)电池虽然在电动车领域占据主导地位,但其可能也会被其他技术所取代。因为BMS锂电池智能管理系统通常是电动车电池的薄弱环节。

  锂钴氧化物虽然便宜并且比能高,但是无法提供助力车所需的14-18安峰值电流。镍氢电池虽已被使用,但其比能不到镍钴铝酸锂电池的一半。锂钛电池比能更低,而锂锰电池只比锂钛电池高出少许。

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  磷酸铁锂电池(LFP)的热失控温度高于250℃,这使其成为安全性十分高的电池,其寿命也十分长。然而其低比能(低于NCA的一半)使其在小型助力车上的应用并不普遍。

  镍钴铝酸锂(NCA)以其250-290Wh/kg的比能成为比能最高的化合物,但其成本偏高且安全性较低。其使用寿命也各不相同,普遍重复充电次数在500到1000次之间,仅为锂铁电池的一半左右。特斯拉使用数以千计的18650镍钴锂电池并且以更严格的测试(确保电池组中每块电池质量均等)来提高使用寿命,以此来避免完全放电和完全充电。和其他品牌的电动汽车一样,特斯拉提供8年质保,保证电池容量届时保持在80%以内并且不限充电次数。然而电动自行车的电池则很少经过完全测试,即便这会提升产量。

  镍钴锰酸锂(NMC)电池已被雷诺和宝马公司用于其电动汽车上。根据三星提供的消息,目前其比能为130Wh/kg(约为NCA的一半),不过将在2019/2020年间达到250-300Wh/kg。NMC的成本目前比NCA高出12%到19%。随着其逐渐成为电动汽车的主流电池,其成本也会降低,然而NCA的成本几乎无法再下降了。NMC的寿命和安全性均高出NCA许多,所以其会成为未来电动自行车电池的强力竞争者。

  奥克斯能源公司(Oxis Energy)声称锂硫电池将会更加便宜,寿命更长并且具备最高的比能。在2013年7月,该公司CEO表示其与GP电池公司已经“蓄势待发”,但目前看来其并无量产的迹象。目前,300Wh/kg版本的锂硫电池售价与高端镍钻铝酸铝电池持平,但其寿命则稍显不足。据行业论坛报道,特斯拉愿意在其得到原型产品后对新化合物进行评估,但他们还未曾得到任何产品。锂硫电池有其优点,但要变得成熟还需假以时日。

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BMS锂电池智能管理系统

  好的电池管理系统拥有温度感应器,能监测到单个电池组的电压,并在电池组封装前检测出性能低下的电池。此种100%测试保证了更高的产量,更高的电池容量并减轻了保修承诺。好的电池管理系统同样记录了机械撞击,深层放电日期及信息,因此可以避免不实的保修申请。优秀的BMS同样可以检测电池组的湿度从而避免事故。

  Better BMS集团(由马里兰大学CALCE电子产品及系统研究中心,高科技电子专家Erigineering Spiirit及本人资助)根据上述信息在2014年Eurobike展会上发表了BBMS规格。一家大型电动自行车系统公司请Engineer Spirit(BCT成员)来设计此款BMS。特别的是,他们并不收取研发费用并且允许第三方进行生产

  在4A放电电流下,好的电池电阻(0.1欧姆)和一块差的电池(0.4欧姆)在容量上的差距并不明显。保修书上的低放电电流能使差电池也变成好电池。电压降低后,差的电池(0.4欧姆)比好电池断电时间快30%。好的BMS能监测内部电阻并且主动降低电流以便推迟断电。但是加速度也显著下降:是时候换电池了。



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