电池管理系统综述

电池管理系统综述

目录

声明^3潇湘夜雨^3 2011-1-28 ^3

一、磷酸铁锂电池^4

1.1磷酸铁锂电池的结构和工作原理^4

1.2磷酸铁锂电池的性能与特点^6

1.2.1磷酸铁锂电池的优势^ 6

1.2.2磷酸铁锂电池的劣势^8

1.3正极材料磷酸铁锂的主要生产工艺^9

1.3.1.高温固相法^9

1.3.

2.碳热还原法^10

1.3.3.水热合成法^10

1.3.4 其他^10

1.4磷酸铁锂电池产业链结构^11

1.5常规锂电池产品^11

二、概述^11

2.181^5概念界定^11

2.2 8^5的必要性^13

2.3 81^5 的功能^15

2.3.1基本保护功能^16

2.3.2电池热管理^17

2.3.3电池均衡管理^17

2.3.4电池状态指示及报警^17

2.3.5通讯功能^17

2.3.6 818板自检及日志^17

2.3.7电池荷电状态^17

2.4 8^5行业发展及市场预测^17

三、81^5主要技术要点^18

3.1电压管理^18

3.1.1电池的电压^18

3.2电流检测^21

3.3防反接^21

3.4充电保护^21

3.5放电保护^21

3.6电池平衡^21

3.6.1电池平衡的必要性^21

3.6.2常用电池平衡方法^27

3.6.3分流法义旁路法^27

3.6.4切断法^32

3.6.5并联法^33

3.6.6开关电容均衡7飞度电容^37

3.6.7降压变压器均衡充电^38

3.6.8电感能量迁移^38

3.7 500荷电状态测定^38

3.7.1电池的容量(匚)/储备能量(㈨)^38

3.7.2电池内阻^39

3.8健康状态测定^41

3.9通讯^41

3.10历史记录，日志^41

3.11电池热管理^41

3.11.1电池的温度^41

四、常规81^5板规格及技术要求^42五：81^5主要实现方案^42六、81^5主要生产厂家^43

声明

本文档资料通过网络收集整理，供从事电池管理及相关领域的朋友们探讨，参考用。若对相关团体及个人造成不便请及时沟通联系，电子由6件卜0门80@1〇⑴上0卜20101115@8⑴311.⑶⑴.由于时间比较仓促并没有完成整个综述的内容,请见谅丨

潇湘夜雨

2011-1-28

一、磷酸铁锂电池

1.1磷酸铁锂电池的结构和工作原理

电池一般包括：正极、负极、电解质、隔膜、正极引线、负极引线、中心端子、绝缘材 料、安全阀、密封圈、（正温度控制端子）、电池壳等。其中正极材料、负极材料、电解质以及隔膜的不同或者工艺的不同，对电池的性能和价格有着决定性的影响。

通常所称的锂电池，是以各种含锂材料为正极材料的电池，目前市场上的锂离子电池正 极材料主要是钴酸锂（“…。幻、锰酸锂（[谓0204〉，另外还有少数采用镍酸锂（“附02〕以及二元7三元聚合物作正极材料的锂离子电池。磷酸铁锂电池是用磷酸铁锂化1？6？04，简 称…？）材料作电池正极的锂离子电池，其内部结构如图一所示：左边是橄榄石结构的 11？6？04作为电池的正极，由铝箔与电池正极连接，中间是聚合物的隔膜，它把正极与负极 隔开，但锂离子11+可以通过而电子6-不能通过，右边是由碳（石墨〕组成的电池负极，由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质，电池由金属外壳、铝塑复合膜 或塑料壳密闭封装。

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11？0？04电池的工作原理是：电池充电时，正极材料中的锂离子脱出来，经过电解液，穿过隔膜进入到负极材料中；电池放电时，锂离子又从负极中脱出来，经过电解液，穿过隔 膜回到正极材料中。（注：锂离子电池就是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的，所以锂 离子电池又称“摇椅电池”〕

当外部电源给电池充电，此时正极上的电子6从通过外部电路跑到负极上，锂 离子11+从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。当电池放电时，机理与充电是刚好是相反的，以匕？6？04为例，其化学反应方程式为：

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微观结构图

1.2磷酸铁锂电池的性能与特点

1.2.1磷酸铁锂电池的优势

一、超长寿命：长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右，最高也就500次，而磷酸铁 锂动力电池在室温下10充放电循环2000次，容量保持率807。以上；是铅酸电池5倍，镍氢 电池的4倍，是钴酸锂电池4倍，是锰酸锂电池4-5倍左右。

二、安全性高：磷酸根化学键的结合力比传统的过渡金属氧化物结构化学键强，所以结 构更加稳定，并且不易释放氧气。磷酸铁锂电池在高温下的稳定性可达400以上，保证了电 池内在的高安全性；不会因过充、温度过高、短路、撞击而产生爆炸或燃烧。

三、环保且不需要稀有金属：磷酸铁锂电池不含任何（锂之外）重金属或者稀有金属，无毒6⑶认证通过），无污染，符合欧洲卩0邪规定，为环保电池。

四、充电速度快，自放电少，无记忆效应：磷酸铁锂电池可大电流沈快速充放电，在 专用充电器下，沈充电30分钟内即可使电池充满957。，起动电流可达沈，而铅酸电池现在 无此性能。

五、体积小，重量轻：商品设计可轻量化，体积是相同容量铅酸电池的2/3，也较镍氢 电池体积小；重量是相同容量铅酸电池的1/3，镍氢电池的2/3左右；

六、电池单体电压高，放电平台稳定：为3.2^，串联少，电池组可靠性高；电池组可 靠性高，可作大电流高功率充放电高倍率放电特性：100充放电效率达到967。以上，容量保 持率以上，可实现100放电；

综上可知，磷酸铁锂电池相对传统电池和其它锂电池，具有自身明显的优势，表1和表 2对其性能和传统电池及锂电池进行比较

表1璘酸铁锂电池与传统电池性能比较

技术参数葆镉电池镍氬电池铅酸电池磷酸铁裡电池工作电压〔V〕12 1.2 2.1 3.2

质跫比能（抓卜、）30 〜5050 〜8040120

体积比能（^仆/匕〕150********

寿命5005004002000

单位价格（哪1日/^/卜〕361 0-1.53-5

单位价格丨寿命1:1000丨丨612 2.5-3751 5-2.5

环保有毐略有污染有毐无毐

安全性优秀好良奸优秀

^^ 201*021^000111011

可见与传统电池相比，磷酸铁锂电池只在价格方面处于一定劣势，其他各项指标明显占 据优势。但如果考虑电池寿命，磷酸铁锂电池的价格却是最低的。