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钛酸锂电池的基本原理及其在移动基站中的实际应用(下)

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-01-11 1:22:41 * 浏览: 19
在钛酸锂电池的充电和放电期间,相应的锂离子在正极和负极之间来回拉动,以完成向负载的供电。钛酸锂电池具有较宽的工作温度范围,无记忆效应,环保,高比能量和高电流充放电容量。 var_bdhmProtocol =((“ https:” == document.location.protocol)? ” https://”:“ http://”),document.write(unescape(“%3Cscriptsrc ='” + _ bdhmProtocol +” hm.baidu .com / h.js%3F83e8d4ba8c3dd1c5d05a795e63a2d7b4'type ='text / javascript '%3E%3C / script%3E”)),5个钛酸锂电池的安全性钛酸锂电池是锂离子电池系列中最安全的。这种电池的优势主要体现在以下几个方面:①寿命长。钛酸锂电池的循环寿命超过25,000次。图9和10分别显示了钛酸锂电池的高温循环寿命测试曲线和室温循环寿命测试曲线。钛酸锂电池在短路,过充电,过放电,挤压,针刺,跌落,高温冲击和加热的情况下非常安全。图11显示了针刺,高温冲击,过充电,过放电,短路的情况下的钛酸锂电池电路和挤压测试:③可以在高电流下快速充电和放电,④出色的耐高温性能,钛酸锂电池在-40至+ 60°C的温度下仍能正常工作。图12显示了钛合金的低温充电-锂电池的放电曲线没有记忆效应,对环境无害。锂钛酸锂电池的充电可分为两个过程:恒流充电和恒压充电。首先是恒流充电。电流通常为0.2C10。如有必要,可以使用6C10充电。当电池组电压达到充电极限电压时,它将变为恒定电压充电。因此,钛酸锂电池与开关电源结合使用,其充电过程将变得更加简单。只需调节浮动充电电压和电池组的相等充电电压即可。锂钛酸锂电池放电时,电池放电电压非常稳定,通常约为2.3V。放电后期的电压(主要是剩余容量的大约5%)变化很快,放电的截止电压可以为1.5V。 6钛酸锂电池组管理系统电池管理系统(BMS)由监视,保护电路,电气,通信接口,热管理和电池组反向保护设备组成。它是电池保护和管理的核心组件。 BMS不仅是确保安全可靠地使用电池的方法,而且还可以充分发挥电池的性能并延长其使用寿命,作为通信的备用能量,BMS在开关电源和开关电源之间起着重要的桥梁作用。电池。 BMS的要求必须满足通信电源系统的要求,因此BMS的安全管理模式对于电池的安全性非常重要。 BMS主要包括数据采集单元,计算控制单元,均衡单元,控制执行单元和通信单元。图13是BMS的示意图。 (1)BMS的基本功能①监视单体电池的工作状态,例如检测单体电池的电压,充电和放电电流以及电池组的环境温度。 ②保护电池,以免在极端条件下缩短电池寿命和损坏电池。 (2)BMS的主要功能①过电压保护当单节电池的充电电压超过允许值时,立即停止充电,将充电单元设备与电池组断开;②当单节电池放电时发生过放电(欠电压)警报。如果电压低于警告值,将发出警报。 ③过放电保护。当单电池的放电电压低于保护值时,请立即停止放电,将电气设备与电池组断开连接,并伴随警报提示。流量报警器电池组的放置电流或输出电流超过警告值时,将发出警报。 ⑤短路保护当电池组发生短路时,它将立即停止放电并将电气设备与电池组断开连接。 ⑥过热警报当电池温度或环境温度超过警告值时,将发出警报。 ⑦过热保护当电池组的环境温度或内部温度超过保护值时,请立即断开充电或电源设备的电源。池组的连接伴随着警报提示。当电池组的环境温度或内部温度恢复到允许值时,可以手动或自动恢复电池管理功能,但不影响电池放电功能。 ⑧估算电池组SOC SOC(StateOfCharge,电池的充电状态),即剩余电池电量。将SOC保持在合理范围内,防止由于过度充电或过度放电而损坏电池,并随时预测电池的剩余电量,并积极平衡电池组中的单节电池。由于钛酸锂电池和锂离子的制造过程复杂,电池的相对活性较高,因此电池组中的电池电压随充放电次数的变化而变化。电池组中单电池的均衡充电,可以使电池组中的单电池达到平衡一致的状态,可以有效地延长电池组的使用寿命,大大提高了电池组的工作效率。 ⑩并行通讯提供与电源监控系统通讯的接口,以传输和显示电池组状态,警报,SOC,SOH(StateOfHealth,电池健康状态)和其他信息,以实现远程监视和管理干预。 7钛酸锂电池组的安装和容量测试锂钛酸锂电池出厂时的电量约为其充电容量的60%,因此在初次安装时应给电池组补充电力。此外,由于单个电池的自放电大小不同,每个电池的端电压可能会不平衡,因此在安装之前必须先测量钛酸锂电池组的开路电压。开路电压差一般小于50mV,并进行电池测试记录。在虚拟负载下,需要以1C10、2.5C10和5.5C10的速率对电池组进行容量测试,该测试需要连接到BMS。在放电过程中,必须严格检测电池电压。测量并记录总电压,放电电流,电池单体电压。电池在放电后期使用BMS密切注意电池单体电压低的电池。如果电池端子电压为1.5V,放电将自动停止。在25±2℃下,进行实际计算。电池的放电容量是否与电池的额定容量基本一致,如果基本相同,则证明电池的放电容量合格。当达到放电电压时,如果电池组的放电容量与额定容量之差大于5%,则表明电池组的出厂容量可能存在问题,应由相关制造商及时联系进行处理或更换。例如,一个通信基站使用一个48V / 300Ah钛酸锂电池(物理图请参见图14)。每组电池由22个串联的300Ah电池模块组成,而300Ah电池由10个单节30Ah电池组成。核心并联连接。 22个300Ah电池模块具有两个串联的6串和两个5串模块,以组成48V / 300AH电池组。整个电池由BMS系统控制,并由BCMS(BatteryClusterManagementSystem,主控电池)控制。管理系统)负责管理电池组中的所有BMU(电池管理单元)。同时,它具有电流收集,总电压收集和泄漏检测功能电池组的位置。当电池组异常时,它也会切断高压电源。接触器会使电池组停止工作,以确保安全使用电池。两个BMU,每个BMU负责管理12串电池模块。具有电池电压采集,多点温度采集,各种保护和电池组均衡控制等功能。钛酸锂电池的组装图和BMS接线如图15所示。BMS收集的数据通过Internet技术上传到后台服务器和数据库,并实时监视电池信息,以方便进行远程维护管理。如图16所示。BMS控制方法和控制流程分别如图17和图18所示。控制BMS控制过程为:①电池模拟量的高精度监控和报告功能。包括电池组串联连接时的电压检测,电池组充放电电流检测,单节电池端子电压检测,电池组多点温度检测,电池组泄漏监控。 ②电池系统运行报警,报警本地显示和报告功能。包括电池系统过压警报,电池系统欠压警报,电池系统过流警报,电池系统高温警报,电池系统低温警报,电池系统泄漏警报,BMS通信异常警报,BMS内部异常警报等。③电池系统保护功能。当电池系统的电压,电流,温度和其他模拟量超过安全保护阈值时,执行故障隔离,将有问题的电池组停用,并在本地显示,并同时报告监视中心警报信息。 ④BMS具有自我诊断功能。当BMS的内部通信或外部通信中断时,可以报告中断警报。此外,它还具有故障自诊断,本地显示和向监控中心系统报告其他异常(例如模拟采集异常)的功能。 ⑤均衡功能。配备大电流主动均衡功能,并可以通过有效的均衡策略有效地保持电池每个模块电压的一致性。 ⑥运行参数设定功能。 BMS具有修改本地和远程BMS操作参数的功能。本地参数修改在BMS本地触摸屏上完成,远程参数修改通过光纤以太网通信完成。参数设置项目包括单电池组的上限充电电压,单电池组的下限放电电压,电池组的工作温度,电池组的工作温度,电池组的过电流阈值,电池组的短路情况。电路保护阈值,电池组温度超过快门极限,显示本地操作状态等。⑦数据记录。 BMS可以在本地存储电池模块的各种事件和历史数据,并至少记录30天的10,000多个事件和历史数据。 MSBMS可以对电池组进行完全充电和完全放电管理,完成电池系统容量校准和SOC校准功能。钛酸锂电池组的LAS BMS均衡功能可以平衡与单元输出状态相对应的电池组。钛酸锂电池组管理模块的平衡采用非破坏性充电方法,其充电电流可以根据平衡规则的要求进行调整。电池组监控模块采用点对点均衡。电池组均衡管理系统具有高电流主动均衡性能。它可以通过有效的均衡策略自主维护电池组的一致性。使用电池组均衡管理模块系统后,在充电和放电过程中,每个单电池的一致性大大提高,从而有效地维护和管理了钛酸锂电池组,并延长了电池组的使用寿命。示意图均衡实现图如图19所示。图20显示了均衡系统。图21显示了22个串联连接的电池的电压一致性曲线。从图20可以看出,当300Ah电池组的220个单电池单元开启BMU均衡时,电池电压从分散状态逐渐集中,表明电池均衡功能有效。从图21可以看出,当300Ah电池组22模块打开BMU均衡时,电压一致性从分散状态逐渐集中,表明单电池均衡功能有效。 8钛酸锂电池组与开关电源一起使用。对于钛酸锂电池的特性,当设置基站直流开关电源时,仅需要将浮动充电电压和平均充电电压调整为电池组所需的充电电压53.9V。能够。在此必须注意,与密封的阀控式铅酸电池相比,钛酸锂电池的充电过程不