电池管理系统(BatteryManagementSystem,BMS)由监测、保护电路、电气、通讯接口、热管理和电池组反接保护装置等组成,是电池保护和管理的核心组成部分,不仅要保证电池安全可靠的使用,而且要充分发挥电池的性能和延长使用寿命,作为通信用的后备能源,BMS在开关电源和电池之间起到一个重要桥梁作用。对BMS的要求必须符合通信电源供电系统的要求,所以BMS的安全管理模式对电池的安全性至关重要。BMS主要包括数据采集单元、计算以及控制单元、均衡单元、控制执行单元和通讯单元等。图13为BMS示意图。
(1)BMS的基本作用
①监测单体电池的工作状况,例如检测每个单体电池的电压、充放电电流、电池组的环境温度等。
②保护电池,避免在极端的条件下发生电池寿命缩短和电池损坏。
(2)BMS的主要功能
①过压保护
当单体电池充电电压超过允许值时,立即停止充电,断开充电单元设备与电池组的连接;
②过放(欠压)报警
当单体电池放电电压低于警告值时,发出报警提示;
③过放保护
当单体电池放电电压低于保护值时,立即停止放电,断开用电设备与电池组的连接,并伴有报警提示;
④过流报警
当电池组输入或者输出的电流超过警告值时,发出报警提示;
⑤短路保护
当电池组发生短路时,立即停止放电,断开用电设备与电池组的连接,并伴有报警提示;
⑥过温报警
当电池温度或环境温度超过警告值时,发出报警提示;
⑦过温保护
当检测到环境温度或电池组内部温度超过保护值时,立即断开充电或者用电设备与电池组的连接,并伴有报警提示。当环境温度或电池组内部温度恢复到允许值后,可通过手动恢复或自动恢复对电池管理的功能,但不影响电池放电功能;
⑧估测电池组SOC
SOC(StateOfCharge,电池的荷电状态)即电池剩余电量。维持SOC在合理的范围内,防止由于过充或者过放对电池的损伤,随时预报电池的剩余容量;
⑨对电池组中的单体电池进行主动均衡
由于钛酸锂电池制造工艺复杂及锂离子的相对活跃性,所以电池组中单体电池电压随着充放电次数的变化存在不一致的现象。对电池组中的单体电池进行均衡充电,使电池组中单体电池都达到均衡一致的状态,可以有效地延长电池组的使用寿命,大大地提高电池组的工作效率。