電池充電時,Li+從磷酸鐵鋰材料中遷移到晶體表面,從正極板材料中脫出,在電場力的作用下,進(jìn)入電解液,穿過隔膜,再經(jīng)電解液遷移到負(fù)極石墨晶體的表面,然后嵌入負(fù)極層狀石墨材料中。與此同時,電子流通過正極的鋁箔,經(jīng)極耳、電池極柱、負(fù)載、負(fù)極極柱、負(fù)極耳流向負(fù)極的銅箔電極,再經(jīng)導(dǎo)電體流到石墨負(fù)極,使電荷達(dá)至平衡。

 

電池放電時,Li+從層狀石墨晶體中脫嵌,進(jìn)入電解液,穿過隔膜,再經(jīng)電解質(zhì)遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面,然后重新嵌入到磷酸鐵鋰的材料中。與此同時,電子經(jīng)導(dǎo)電體流向負(fù)極的銅箔電極,經(jīng)極耳、電池負(fù)極柱、負(fù)載、正極極柱、正極極耳流向電池正極的鋁箔電極,再經(jīng)導(dǎo)電體流到磷酸鐵鋰正極,使電荷達(dá)至平衡。

 

電池管理系統(tǒng)主要用于對蓄電池充電過程和放電過程進(jìn)行管理,提高蓄電池使用壽命,并為用戶提供相關(guān)信息的電路系統(tǒng)總稱。

 

電池管理系統(tǒng)BMS,由監(jiān)測、保護(hù)電路、電氣、通訊接口、熱管理裝置等組成,是電池保護(hù)和管理的核心組成部分,不僅要保證電池安全可靠的使用,而且要充分發(fā)揮電池的性能和延長使用壽命,作為通信用的后備能源,管理系統(tǒng)在開關(guān)電源和電池之間起到一個重要橋梁作用。對電池管理系統(tǒng)的要求必須符合通信電源供電系統(tǒng)的要求,所以電池管理系統(tǒng)的安全管理模式對電池的安全性至關(guān)重要。電池管理系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集單元、計算以及控制單元、均衡單元、控制執(zhí)行單元和通訊單元等。

 

恒流-恒壓充電階段:充電限制電壓控制(電池單體3.7V,電池組59.2V);

 

間歇式補充電階段:開路靜置,容量減少X%SOC(其中X取值在75～95之間)時,重新進(jìn)入補充電狀態(tài),補充電方式也遵循恒流-恒壓充電方式;

 

在開路靜置狀態(tài)時,若交流電停電,BMS應(yīng)能控制電池組無延遲進(jìn)入放電狀態(tài)。

 

即T1和T3為充電過程,T1為恒流-恒壓充電階段,T3為間歇式補充電階段;T2為電池組開路靜置階段;T4為電池組放電過程

 

針對鋰電池組的特性,在基站直流開關(guān)電源應(yīng)用設(shè)置時,只須把浮充電壓和均充電壓調(diào)整到鋰電池組所需要的充電電壓即可,(同時必須在通信設(shè)備直流供電電壓范圍內(nèi))因為鋰電池組即便是長期處于充電狀態(tài)下,由于自身的BMS保護(hù)功能,電池性能是不會發(fā)生改變的。

 

例如:某基站后備電池組,采用48V-300Ah梯次磷酸鐵鋰電池組,每組電池由16個3.2V/100Ah的單體電池串聯(lián)組成,其中300Ah的電池是由3組100Ah的電池組并聯(lián)組成的,每個電池組有一個BMS控制系統(tǒng),如圖10所示。

 

在安裝電池組對電池組進(jìn)行了補充充電后,將電池組分別進(jìn)行了0.33C10在線測試放電情況。測試場景如圖11所示。一組300Ah電池組容量測試曲線如圖12所示。

 

用智能電池組放電儀測試后,在線并入直流供電系統(tǒng)中。此時開關(guān)電源充電壓設(shè)置為56.8V,充電電流限制為每組30A。

 

梯次磷酸鐵鋰電池配置要求

 

1、梯級電池模組按照標(biāo)稱容量可分為15、25、30、50、100、130、150、200Ah等容量系列。標(biāo)稱容量應(yīng)為退役鋰電池成組后容量;

 

2、梯級電池規(guī)格系列按照安裝方式可分為嵌入式、落地架式和落地箱式三種,容量在50Ah及以下的梯級電池,以嵌入式為主;

 

4、梯級電池電芯要求:梯級電池所使用的單體電芯容量需達(dá)到電芯初始標(biāo)稱容量的70%;

 

5、輸出電壓范圍:梯級電池應(yīng)采用16串方式,電池組額定電壓為51.2V,工作電壓范圍41.6V～60.0V;

 

6、環(huán)境要求:梯級電池組應(yīng)在無腐蝕性、爆炸性和破壞絕緣的氣體及導(dǎo)電塵埃環(huán)境下正常工作。工作溫度范圍:-5～45℃;注:-5℃以下應(yīng)采取加熱、保溫措施。相對濕度范圍:≤95%(45℃±2℃),大氣壓力范圍:70kPa～106kPa;

 

7、使用壽命:在環(huán)境溫度為25℃±2℃條件下,電池組80%DOD0.33C3循環(huán)壽命應(yīng)不少于表4所列工況下的次數(shù)要求。  

 

在環(huán)境溫度25℃±2℃的條件下,磷酸鐵鋰電池組在備電工況下的壽命應(yīng)不小于6年。

 

梯次磷酸鐵鋰電池的功能要求

 

休眠功能

 

梯級電池應(yīng)具有休眠功能,在運輸、貯存或離線狀態(tài)下,電池組BMS應(yīng)處于徹底斷開狀態(tài);當(dāng)電池組由在線狀態(tài)(即電池組輸出端正負(fù)極、通信接口與外界連通的狀態(tài))轉(zhuǎn)入離線狀態(tài)(即電池組輸出端正負(fù)極、通信接口與外界斷開的狀態(tài))時,BMS應(yīng)具有甄別功能,根據(jù)電力及電池組狀況自動進(jìn)入休眠。當(dāng)電池組由離線狀態(tài)(即電池組輸出端正負(fù)極、通信接口與外界斷開的狀態(tài))轉(zhuǎn)入在線狀態(tài)(即電池組輸出端正負(fù)極、通信接口與外界連通的狀態(tài))時,BMS應(yīng)能判別并自動激活,且根據(jù)電力及電池組狀況調(diào)整工作狀態(tài)。

 

電加熱功能

 

當(dāng)梯級電池用于-5℃及以下的場景時,應(yīng)配置直流電加熱裝置(需根據(jù)實際情況進(jìn)行控制調(diào)整溫度),電池組應(yīng)有專門的散熱設(shè)計,以保證加熱均勻使得設(shè)備正常工作。

 

充電限流管理功能

 

梯級電池應(yīng)具有自主限流充電功能,保證工作范圍內(nèi)的電壓輸入時,電池組能夠正常充電。充電限流值應(yīng)設(shè)定在0.1C3(A)～0.2C3(A)之間,默認(rèn)值為0.2C3(A)。

 

充電總電壓過高保護(hù)

 

梯級電池應(yīng)具有充電總電壓過高保護(hù)功能,當(dāng)充電到總電壓告警點時告警,到保護(hù)點時保護(hù),作用于切斷,當(dāng)總電壓下降到恢復(fù)點時恢復(fù)充電。

 

放電總電壓過低保護(hù)

 

梯級電池應(yīng)具有放電總電壓過低保護(hù)功能。當(dāng)放電到總電壓低告警點時應(yīng)切斷放電電路并告警,一段時間后電池組應(yīng)進(jìn)入休眠模式。

 

放電單體電壓過低保護(hù)

 

梯級電池應(yīng)具有放電時單體電池電壓過低保護(hù)功能,放電到單體電壓告警點時告警,到保護(hù)點時保護(hù),作用于切斷,一段時間后電池應(yīng)進(jìn)入休眠模式。

 

放電過流管理

 

梯級電池應(yīng)具有根據(jù)用戶的需要設(shè)置的輸出過流保護(hù)功能,保護(hù)期間應(yīng)切斷電路并告警。

 

電池高溫保護(hù)功能

 

梯級電池自身應(yīng)具有電池高溫保護(hù)功能,當(dāng)電池溫度達(dá)到告警點時告警;到保護(hù)點時保護(hù),作用于切斷;溫度回落到一定值后自動恢復(fù)。

 

電池低溫保護(hù)功能

 

梯級電池自身應(yīng)具有電池低溫保護(hù)功能,當(dāng)電池溫度達(dá)到告警點時告警;到保護(hù)點時保護(hù),作用于切斷;溫度回升到一定值后自動恢復(fù)。

 

電池組荷電狀態(tài)(SOC)計算

 

梯級電池應(yīng)具備動態(tài)荷電量計算功能,計算值與電池實際電量的誤差應(yīng)不大于5%。

 

輸出短路保護(hù)

 

梯級電池輸出端正負(fù)極發(fā)生直接短路時,應(yīng)在瞬間自動切斷電路并告警,BMS和電芯應(yīng)不損壞(包括不打火、變形、漏液、冒煙、起火或爆炸);故障排除后,應(yīng)能手動或自動恢復(fù)工作。

 

梯級電池監(jiān)控技術(shù)要求

 

遙測量

 

可進(jìn)行電池組/電池電壓、荷電狀態(tài)(SOC)、電池組充電/放電電流、循環(huán)次數(shù)(放電超過標(biāo)稱容量80%為1次循環(huán))、環(huán)境溫度/電池組溫度、電池組內(nèi)阻(可選)的遙測監(jiān)控以及歷史數(shù)據(jù)查詢、故障日志查詢等功能。

 

遙信量

 

可采集梯級電池的充電/放電狀態(tài)、電池組過充/過流告警、電池組放電欠壓/過流告警、單體充電過壓告警(可選)、單體放電欠壓告警(可選)、電池組極性反接告警、環(huán)境/電池組/PCBA板高溫告警(可選)、環(huán)境低溫告警、電池組容量過低告警、電池組溫度/電壓/電流傳感器失效告警、單體失效告警(可選)、電池組失效告警(可選)等遙信量指標(biāo)。

 

遙控量

 

可進(jìn)行告警聲音開/關(guān)、智能間歇充電方式、限流充電方式、充電開啟/關(guān)閉、放電開始/停止等遙控操作。

 

遙調(diào)量

 

梯級電池的BMS各種檢測項目的功能狀態(tài)及參數(shù)設(shè)置范圍應(yīng)包括表5所示的內(nèi)容?！　?/div>