鉅大LARGE | 點擊量:1005次 | 2022年03月12日
BMS和鋰離子電池技術講解
目前,鎳鈷鋁酸鋰(NCA)電池雖然在電動車領域占據主導地位,但其可能也會被其他技術所取代。因為電池管理系統(BMS)通常是電動車電池的薄弱環節。
鋰鈷氧化物雖然便宜并且比能高,但是無法提供助力車所需的14-18安峰值電流。鎳氫電池雖已被使用,但其比能不到鎳鈷鋁酸鋰電池的一半。鋰鈦電池比能更低,而鋰錳電池只比鋰鈦電池高出少許。
磷酸鐵鋰電池(LFP)的熱失控溫度高于250℃,這使其成為安全性十分高的電池,其壽命也十分長。然而其低比能(低于NCA的一半)使其在小型助力車上的應用并不普遍。
鎳鈷鋁酸鋰(NCA)以其250-290Wh/kg的比能成為比能最高的化合物,但其成本偏高且安全性較低。其使用壽命也各不相同,普遍重復充電次數在500到1000次之間,僅為鋰鐵電池的一半左右。特斯拉使用數以千計的18650鎳鈷鋰電池并且以更嚴格的測試(確保電池組中每塊電池質量均等)來提高使用壽命,以此來避免完全放電和完全充電。和其他品牌的電動汽車一樣,特斯拉提供8年質保,保證電池容量屆時保持在80%以內并且不限充電次數。然而電動自行車的電池則很少經過完全測試,即便這會提升產量。
鎳鈷錳酸鋰(NMC)電池已被雷諾和寶馬公司用于其電動汽車上。根據三星提供的消息,目前其比能為130Wh/kg(約為NCA的一半),不過將在2019/2020年間達到250-300Wh/kg。NMC的成本目前比NCA高出12%到19%。隨著其逐漸成為電動汽車的主流電池,其成本也會降低,然而NCA的成本幾乎無法再下降了。NMC的壽命和安全性均高出NCA許多,所以其會成為未來電動自行車電池的強力競爭者。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
奧克斯能源公司(OxisEnergy)聲稱鋰硫電池將會更加便宜,壽命更長并且具備最高的比能。在2013年7月,該公司CEO表示其與GP電池公司已經“蓄勢待發”,但目前看來其并無量產的跡象。目前,300Wh/kg版本的鋰硫電池售價與高端鎳鉆鋁酸鋁電池持平,但其壽命則稍顯不足。據行業論壇報道,特斯拉愿意在其得到原型產品后對新化合物進行評估,但他們還未曾得到任何產品。鋰硫電池有其優點,但要變得成熟還需假以時日。
電池管理系統
好的電池管理系統擁有溫度感應器,能監測到單個電池組的電壓,并在電池組封裝前檢測出性能低下的電池。此種100%測試保證了更高的產量,更高的電池容量并減輕了保修承諾。好的電池管理系統同樣記錄了機械撞擊,深層放電日期及信息,因此可以避免不實的保修申請。優秀的BMS同樣可以檢測電池組的濕度從而避免事故。
BetterBMS集團(由馬里蘭大學CALCE電子產品及系統研究中心,高科技電子專家ErigineeringSpiirit及本人資助)根據上述信息在2014年Eurobike展會上發表了BBMS規格。一家大型電動自行車系統公司請EngineerSpirit(BCT成員)來設計此款BMS。特別的是,他們并不收取研發費用并且允許第三方進行生產
在4A放電電流下,好的電池電阻(0.1歐姆)和一塊差的電池(0.4歐姆)在容量上的差距并不明顯。保修書上的低放電電流能使差電池也變成好電池。電壓降低后,差的電池(0.4歐姆)比好電池斷電時間快30%。好的BMS能監測內部電阻并且主動降低電流以便推遲斷電。但是加速度也顯著下降:是時候換電池了。
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