½湘夜雨
电池管理系统综述
目½
声明
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½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½原理
............................................................................. 4
1.2
磷酸铁锂电池的性½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、BMS 概述
.................................................................................................................... 11
2.1 BMS
概念界定
........................................................................................................... 11
2.2 BMS
的必要性
........................................................................................................... 13
2.3 BMS
的功½...............................................................................................................
15
2.3.1
基本保护功½..................................................................................................
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½
......................................................................................................... 17
2.3.6 BMS
板自检及日志
........................................................................................... 17
2.3.7
电池荷电状态..................................................................................................
17
1
½湘夜雨
2.4 BMS
行业发展及市场预测
........................................................................................ 17
三、BMS
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/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/飞度电容...................................................................................
37
3.6.7
降压变压器均衡充电
......................................................................................... 38
3.6.8
电感½量迁移
................................................................................................... 38
3.7 SOC
荷电状态测定
.................................................................................................... 38
3.7.1
电池的容量(C)/储备½量(W)
............................................................................ 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½，日志
.................................................................................................... 41
3.11
电池热管理
............................................................................................................ 41
3.11.1
电池的温度
..................................................................................................... 41
四、常规
BMS
板规格及技术要求
..................................................................................... 42
五：BMS
主要实现方案
..................................................................................................... 42
六、BMS
主要生产厂家
..................................................................................................... 43
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½湘夜雨
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本文档资料通过½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½及个人造成不便请及时沟通联系，电子
邮件
hyong0@tom.com; hy20101115@gmail.com.由于时间比较仓促并
没有完成整个综述的内容,请见谅.
½湘夜雨
2011-1-28
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一、磷酸铁锂电池
1.1
磷酸铁锂电池的结构和工½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、PTC（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½和价格有着决定性的½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（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4），另外还有少数采用镍酸锂（LiNiO2）
以及二元/三元聚合物½正极材料的锂离子电池。磷酸铁锂电池是用磷酸铁锂（LiFePO4，简
称
LFP）材料½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
LiFePO4
½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，½锂离子
Li+可以通过而电子 e-不½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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½湘夜雨
LiFePO4
电池的工½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½名的，所以锂
离子电池又称“摇椅电池”）
½外部电源给电池充电,此时正极上的电子
e
从通过外部电路跑到负极上,锂
离子
Li+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。½电池放电时，机理与充电是刚½
是相反的，以
LiFePO
4
为例，其化学反应方程式为：
5
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