解析BMS安全性與技術(shù)瓶頸

鋰電池系統存在哪些技術(shù)瓶頸?

對于鋰離子電池技術(shù)方面，還有很多地方需要進(jìn)一步完善，查勇談到主要有三點(diǎn)：

其一，充放電狀態(tài)。當充放電狀態(tài)在一定范圍內時(shí)電池才能安全可靠地運行，高放電和過(guò)充電會(huì )降低鋰離子電池的效率和壽命，理想的荷電狀態(tài)為最大充電量的20%至90%左右;

其二，安全電池工作電壓。保持電池電壓在最低2V和最高4.2V之間，過(guò)高的電池電壓會(huì )導致過(guò)多的電流流動(dòng)，在最壞的情況下，短路會(huì )破壞電池;

其三，熱管理。溫度控制尤為重要，因為過(guò)高的溫度可能會(huì )在負極過(guò)程中導致一種聯(lián)鎖反應，從而導致因可能的電極短路以及可燃氣體從有機溶劑(電解液)中除氣而發(fā)生危險情況。

要使電池工作在可靠和安全的狀態(tài)，就必須管理電池的充、放電狀態(tài)，及監管電池的安全工作電壓，目前大多采用的是主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡技術(shù)。查勇補充到，對于保護器件保險絲而言，小體積，高電壓仍是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。

安全性方面該如何把控?

鋰離子電池需要通過(guò)電池管理系統進(jìn)行仔細監測和調節，對電池管理系統本身進(jìn)行保護是保證這一重要的系統在所有情況下(組裝、保養、正常操作)安全可靠。

在短路情況下，會(huì )在電力線(xiàn)上引起強大的電流。查勇表示，針對這樣的情況，推薦使用具有較高分斷能力的保險絲的合適的熔斷技術(shù)，如力特公司的0HEV系列。電池管理系統通常通過(guò)高阻抗感應線(xiàn)連接，因此短路電流會(huì )顯著(zhù)降低，允許使用電子保險絲，電當然壓高低要求取決于電池結構。

針對電池保護，力特保險絲和TVS二極管保護具有很大的優(yōu)勢：

1)作為全球保護器件的領(lǐng)導者，力特提供全系列的保護器件，包括Fuse、PPTCTVSDiode、TVSDiodeArray，同時(shí)提供不同的保護方案;

2)所有器件滿(mǎn)足AEC-Q101和AEC-Q200汽車(chē)認證;

3)LAB能針對客戶(hù)提供多樣的測試需求。

查勇指出，隨著(zhù)越來(lái)越多的汽車(chē)應用(如電池傳感器線(xiàn)路保護)依賴(lài)電子保險絲，在目前汽車(chē)中使用的電子保險絲沒(méi)有定義官方標準的情況下，力特根據AEC-Q200準則制定了一項測試計劃，對保險絲在汽車(chē)應用的適用性和可靠性進(jìn)行測試，這項測試計劃包含18項測試，例如1000小時(shí)高溫高濕測試、1000循環(huán)溫度沖擊測試、特殊機械沖擊及振動(dòng)測試等，所用的樣本量也有更加嚴格的要求。“只是一次測試做到了還不夠，如何保證每批貨都通過(guò)這個(gè)測試?整個(gè)質(zhì)量控制體系才能保證高品質(zhì)的一致性和持續性，這是某些廠(chǎng)商所不具備的，需要特別注意。”

另外，力特不斷在汽車(chē)應用電子保險絲的合格范圍內提供更多的產(chǎn)品。對于直流濾波電容和IGBT的保護，過(guò)去使用的是齊納二極管，但是它們無(wú)法提供與TVS二極管相同的優(yōu)勢，如快速響應、更高的浪涌能力和更高的可靠性。

比如，車(chē)載充電器通過(guò)CAN總線(xiàn)與其他系統進(jìn)行通信，在密集的汽車(chē)環(huán)境中，CAN線(xiàn)路會(huì )遭受ESD或其他汽車(chē)系統通過(guò)耦合或傳導而引起的其他瞬變所導致的過(guò)電壓應力。對此，查勇表示，針對CAN總線(xiàn)開(kāi)發(fā)出了專(zhuān)用的保護器件，SM24CANA和SM24CANB.其不僅具有ESD能力，還有一定的抗浪涌能力，同樣也滿(mǎn)足AEC-Q101汽車(chē)認證。

不難發(fā)現，鋰電池系統是由若干單節電池組成的，架構都比較復雜，是整個(gè)系統能否可靠工作的關(guān)鍵所在，也極易受到靜電、開(kāi)關(guān)功率負載、感應浪涌、過(guò)負載、短路等過(guò)電流和過(guò)電壓得威脅，因此精心選擇和正確放置保護元器件進(jìn)行過(guò)電壓和短路保護尤為重要。

最后，查勇表示，大力發(fā)展新能源汽車(chē)已成為各國共識，世界主要國家如美國、中國、日本、德國、韓國、英國等都紛紛建立了自己宏偉的新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)規劃。新能源汽車(chē)的安全性問(wèn)題，一直是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)工作之一，在展望新能源汽車(chē)快速發(fā)展的同時(shí)，我們須認識到，穩定、高效、安全、可靠的電池管理系統產(chǎn)品，是保障電動(dòng)汽車(chē)的正常運行的關(guān)鍵，只有這樣新能源汽車(chē)才能擁有可持續發(fā)展的未來(lái)。