锂电池保护和管理要求和系统
由于锂电池本身的特性决定一定要加电池保护板（PCM）或电池管理系统（BMS），没有保护板或管理系统的电池是禁止使用的，会存在巨大的安全隐患。对电池系统来说安全永远是第一位的。 电池如果没有很好的保护或管理，可能存在寿命变短、损坏或爆炸的风险。 电池保护板（PCM : Power Circuit Module）主要应用在像手机、笔记本等消费类产品。 电池管理系统（BMS : Battery Management System）主要应用在动力电池，像电动汽车、电动自行车、储能等大型系统。
电池保护（PCM）主要功能，电池过充保护（OVP）、过放保护（UVP）、过温保护（OTP）、过流保护（OCP）等。一旦出现异常情况，系统自动切断，确保系统安全。 电池保护系统技术已非常成熟，相关的板厂很多，主要集中在华南地区，并且有专门的IC厂商提供专门的锂电池保护芯片，这一块已经相对比较成熟，国内有很多成熟的保护IC芯片已经出来。
电池管理系统（BMS）的主要功能除了保护系统的相关基本保护功能外，还有电池电压、温度及电流测量、能量均衡、电量（SOC）计算及显示、异常报警、充放电管理、通信等，有些BMS系统还集成热量管理、电池加热、电池健康状况（SOH）分析、绝缘电阻测量等。
BMS功能介绍及分析： 1. 电池保护，和PCM差不多，过充、过放、过温、过流，还有短路保护。像普通的锂锰电池和三元锂电池，一旦检测到任何一节电池电压超过4.2V或任何一节电池电压低于3.0V系统就会自动切断充电或放电回路。如果电池温度超过电池的工作温度或电流大于电池的放电电流，系统会自动切断电流通路，保障电池和系统安全。 2. 能量均衡，整个电池包，由于很多节电池串联，工作一定时间后，由于其电芯本身的不一致性、工作温度的不一致性等原因的影响，最后会表现出很大的差异，对电池的寿命和系统的使用有巨大的影响，能量均衡就是弥补电芯个体之间的差异去做一些主动或被动的充电或放电的管理，确保电池的一致性，延长电池的寿命。 业内一般有被动均衡和主动均衡两类方式，其中被动均衡主要是把电量多的电量通过电阻消耗达到均衡，主动均衡主要是把电量多的电池的电量通过电容、电感或变压器转移到电量少的电池达到均衡。被动和主动均衡对比见下表。 由于主动均衡系统相对复杂，成本相对较高，主流依然还是被动均衡。
| 对比项 | 被动均衡 | 主动均衡 | | 均衡方式 | 电阻消耗 | 电感等转移 | | 均衡效率 | 低 | 高 | | 方案成熟度 | 成熟 | 较成熟 | | 系统复杂度 | 低 | 高 | | 系统成本 | 低 | 高 |
3. SOC计算，电池的电量计算是BMS很重要的一块，很多系统都需要比较精确知道剩余电量的情况。由于技术的发展，SOC的计算积累的很多的方法，精度要求不高的可以根据电池电压判断剩余电量，精确的方法主要的是电流积分法（又叫Ah法），Q = ∫i dt ，还有内阻法、神经网络法、卡尔曼滤波法等。业内主流依然是电流计分法。
4. 通信，不同的系统对通信接口的要求不一样，主流的通信接口有SPI、I2C、CAN、RS485等。其中汽车和储能系统主要是CAN和RS485。
BMS系统由于竞争还不充分，加之其系统的复杂性，系统厂商相对较少，相关的芯片厂商也主要是欧美几家大厂，国内有少数几家大公司在研发。未来的机会很多。
希望在BMS上对技术、产品和厂家有一些详细了解的可以发email沟通。
（十二） 电池充电要求和系统
锂电池主流的充电方式是恒流恒压（CC/CV : Constant Current – Constant Voltage），先恒流充电，到一定的电位后再恒压充电，好的充电器还可以根据电池的电压状态涓流充，有些系统在后面还增加了脉冲充电方式，另外根据时间设置充电结束。 一般的充电器都集成有限流、限压，过压保护，过流保护，过温保护，防反接等功能。 另外充电器充电一般和PCM或BMS配合在电池恒压充阶段一起做能量均衡。
像普通的钴酸锂电池，检测到电池电压低于3.0V，充电器启动涓流充电（0.1C左右），以免损坏电池，当电池电压充到3.0V后改为恒流充电（1C左右，电流大小依据系统来定），检测到电池电压到4.1V转换为恒压充电，当电池电流降到0.1C左右，充电结束，关闭充电系统和充电回路。先涓流再恒流最后恒压。
充电器根据功率大小的不同，采用不同的控制技术，小功率的主要是线性电源的方案，大功率主要是开关电源的方案。充电器技术已经相当成熟，充电器性能和效率都基本能够达到一个比较好的水平，相关的厂商很多，充电器主要涉及的技术还主要是电源技术和电池技术，相关的厂商也是以前做电源的相关厂商。 | 
发表于 2012-6-26 10:28:30
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