动力锂电池的电池管理系统的工作原理及示例是什么？

　　一个典型的电池组充电平衡的管理系统，其工作方法是对连接好的串联电池组充电的同时，检测电池组中各个单体电池的端电压，当某单体电池的端电压较高时，通过与该单体电池并联的均衡电路对该电池进行充电分流，降低该单体电池的充电速度和端电压上升速度，使各单体电池端电压趋于均衡一致，以此避免因串联电池组中各单体电池的充放电特性的差异影响电池组的寿命。由于在充电分流时与单体电池并联的均衡电路消耗部分充电电能，均衡电路发热，均衡电路的均衡能力受到限制。对于大容量、大功率电池，大电流充电时，均衡电路的均衡能力不能满足实际需要。

　　在电池的寿命后期，电池内部性能逐渐劣化，按原有的放电限流值和恒流充电值进行放电或充电，可能会发生过放、过充现象，导致电池内阻等参数进一步恶化，充电和放电过程中电池会严重发热，现有的BMS虽然可以监测电池温度异常升高时切断外部充电或放电通路，但此时电池本身已经处于不安全状态，切断通路不能阻止电池内部异常的电化学反应过程，电池继续发热甚至爆炸的危险依然存在。在电池温度异常升高时，突然切断放电通路，对于需要连续供电的设备，如电动汽车，可能造成设备运行的安全问题。

　　基于内阻测量和状态比较的电池管理系统

　　研究表明，随电池充电-放电循环次数的增加，电池容量下降，电池的内阻增加，电池内部性能劣化直至最终彻底失效的过程是一个逐渐累积的过程，电池组中的不一致性会加速电池组进入不安全状态。

　　本文提出了内阻测量和状态比较的电池管理系统，如图所示，以单片机为控制核心，在存储器中预先存储各单体电池在不同端电压下的内阻初始值和误差允许值、充电过程中各单体电池在不同端电压区段的端电压上升速率和误差允许值、累计充电量预定值、充电电压范围、放电电压范围、充电截止电压值、放电截止电压值、电池温度范围、充电电流值和充电电流误差允许值、放电电流保护值、均衡启动电压值、端电压失衡值等参数。充电和放电过程中检测充电和放电过程的各种参数，在每次充电过程前、充电过程中及充电结束后测量并记录电池组中各单体电池的端电压、端电压上升速率、充电电流、充电量和电池内阻，并与之前充电时测量和记录的参数进行对比，分析电池组的充电量及各单体电池的内阻、端电压、端电压上升速率的变化量，判断电池内部性能逐渐劣化的过程和程度，对电池的失效及可能出现的安全问题予以预警。对充电和放电过程实施控制，实现充电和放电终止电压保护，温度保护，过流保护的的同时，在充电过程中，通过对端电压较低的单体电池进行补流均衡的方法，使串联电池组中各单体电池端电压一致，避免由于各单体电池状态差异对电池组的寿命影响。

　　具有内阻测量和状态比较功能的电池管理系统示意图

　　将系统用于10节20Ah串联电池组测试，采用5A恒流充电，2A补流均衡，系统补流均衡效果十分明显，没有额外发热量，还便于节能控制。

　　影响内阻变化因素较多，特别是对电池组完整寿命周期内的内阻变化规律的研究，需要大量的实验，有关实验方案正在进行中，包括了动力电池组在模拟工况下放电的整个寿命过程的测试。

　　结论

　　在每次充电前、充电过程中和充电结束后检测并记录充电过程中电池充电量、端电压、电流、内阻、电池温度、充电时间等参数，计算各参数的变化量和变化速率，并与预置的初始参数进行比较，准确判断电池充电性能的变化程度，对可能出现的电池安全问题进行预警，为充电电池的使用提供了高安全性保障。以电动汽车为例，即使出现电池安全预警，驾驶人员有至少数天的富余时间来维修处理，而不必马上强制断开。

　　在充电过程中对端电压较低的单体电池进行补流均衡充电，在减小各单体电池的状态差异，提高电池组使用寿命的同时，避免了在充电均衡过程中均衡电路的发热问题，从而大幅度提高了均衡能力，对大容量、大功率电池组的应用具有显著效果。

　　在充电过程中全面记录每次充电过程中电池充电量、端电压、电流、内阻、电池温度、充电时间等参数，从而记录了充电电池整个寿命周期各项电参数的变化过程，为进行电池组失效原因分析提供了数据基础。