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电池管理系统(BMS)延长工业电池的循环寿命,让电池持久耐用

特普生科技 特普生科技 2023-09-18 12 287

在快速发展的工业锂电池领域,延长循环寿命(电池在发生严重退化之前可以承受的充电和放电循环次数)是相对于现有铅酸技术的关键优势之一。电池管理系统(BMS)在支持锂电池的长循环寿命方面发挥着关键作用。低价的新晋电池品牌通常会选择现成的BMS解决方案,其基本功能并非针对复杂系统而设计。尽管使用标准质量的锂电池,但这些电池组仍会过早失效。

产品生命周期基础设施在延长电池使用寿命方面发挥着重要作用。它可能包括设置、个性化设置以及安装时与充电器和主车辆集成的专业支持;定期服务;可靠且完整的数据收集,用于自动故障排除;访问数据和预测性维护;以及准确的电池规格记录。在本文中,我们探讨了强大的 BMS 的重要性、电池化学对循环寿命的影响,以及全面的产品生命周期基础设施如何有助于延长电池的使用寿命。

电池管理系统的关键作用

BMS 在工业电池的高效运行和使用寿命方面发挥着关键作用。BMS 的核心是控制功率输出并充当电池健康状况的守护者,监督直接影响性能和安全性的关键功能。其基本任务之一是调节和优化充电和放电过程,均衡各个电池的性能,防止过度充电或深度放电,从而导致容量下降甚至安全隐患。此外,BMS持续监控并维持电池组内部合适的温度范围,降低热失控风险,确保电池最佳运行。

将叉车电池与控制局域网 (CAN)集成可确保电池和主卡车或充电器作为一个系统工作并交换所有必要的数据。先进的叉车电池可能具有多个 CAN 连接作为其 BMS 的一部分。一些制造商开发了多CAN BMS,用于连接电池、卡车、充电器以及电池组本身的所有内部元件和组件。其他连接是为外部设备保留的,例如外部电池放电指示器 (BDI)。

当考虑到购买配备功能有限的现成 BMS 的电池组的后果时,可靠、先进的多功能 BMS 的重要性就变得显而易见,而廉价电池品牌利用这种 BMS 来偷工减料。这种通用 BMS 实施缺乏满足特定电池化学和设备应用所需的复杂性。因此,与低于标准 BMS 配对的电池可能会出现电池性能下降、容量降低和寿命缩短的问题。此外,由于这些基本的 BMS 可能难以检测和管理潜在问题,从而增加了故障的可能性,因此安全问题不断升级。

从本质上讲,BMS 是无缝电池性能和潜在挫折之间的堡垒。其充电、放电、通信和温度控制的复杂协调不仅可确保高效运行,还可防止过早磨损和安全隐患,使其成为电池技术不可或缺的组成部分。

释放潜力:电池化学与工程设计

电池的化学成分是电池的基本组成部分,它确定了电池循环寿命的上限。储能领域的两个主要竞争者,磷酸铁锂(LFP)和镍锰钴酸锂(NMC),以及传统的铅酸对应物,体现了电池循环寿命的这种化学依赖的可变性。

传统的富液式铅酸电池在达到寿命终止阶段(即失去容量且无法再保持电量)之前可进行约 1,500 次循环。LFP 和 NMC 电池的使用寿命可达 3,000 至 7,000 次甚至更多。NMC 电池具有更高的能量密度和略高的电压,而 LFP 电池则在使用寿命方面表现出色。

但电池化学本身并不能决定循环寿命。工程设计发挥着同样重要的作用。例如,即使在实验室条件下的电池水平上,NMC 电池在寿命和能量密度方面都表现出更高的数值,但电池组LFP 电池在电池组级别上的性能优于 NMC 电池。电池设计可以减轻极端温度、电池不均匀老化和应力引起的退化的影响,从而提高电池组的整体寿命。此外,精心设计的电池系统具有强大的热管理、高效的电流分布和最佳的电极配置,将延长保修周期数和服务年限。

整体方法:产品生命周期基础设施

现代先进工业电池是复杂的设备,与该级别的任何设备一样,它们在各个阶段都需要专业支持。该过程从电池的交付前检查 (PDI) 开始,专家指导确保与充电器和主车辆的无缝集成。正确的设置可保证最佳性能并最大限度地减少潜在故障。

现代锂电池的数据功能允许远程预测维护,这不仅可以防止故障,还可以延长电池的使用寿命。可靠数据收集机制的实施有助于远程排除电池组故障。这种数据驱动的方法可以及时进行干预,避免潜在的故障和停机,并优化性能。

经过培训的技术人员通常可以在几分钟内解决电池性能的大多数常见问题,这就是电池制造商为其合作伙伴投资培训计划的原因。花几个小时进行培训可能会节省数天的停机时间并显着提高设备利用率。

安装在现代叉车上的锂电池

凭借对实时电池健康状况和性能指标的深入了解,设施和仓库经理可以做出经过计算的选择,以提高效率并最大限度地减少运营中断。这种以数据为中心的范例的基础是电池规格的准确记录。通过自动记录和更新所有电池组件的型号代码和参数,技术人员可以确保有效诊断和解决电池充电或性能的任何问题。

锂电池的寿命是多种因素同时作用的结果。强大的 BMS 对于确保最佳电池性能并避免过早失效至关重要。虽然电池化学成分限制了循环寿命,但工程设计在定义电池的保证使用寿命方面发挥着重要作用。全面的产品生命周期基础设施,包括专业支持、定期服务、数据收集和访问,可延长电池的使用寿命,并有助于提供可持续和高效的动力。通过了解和解决这些关键因素,我们可以释放锂电池的全部潜力并进一步提高储能效率。

— Maxim Khabur是OneCharge(美国锂工业电池制造商)的营销总监。他还是先进能源委员会(Advanced Energy Council)的主席,Materials Handling Industry Association行业协会的成员。

特普生,成立于2011年,是国家高新技术、专精特新企业。主要研制NTC芯片热敏电阻温度传感器储能线束储能CCS集成采集母排储能模组铝巴等温度采集产品系列。一体化研制、一致性品质的特普生,竞争力优势明显:自主研制NTC芯片核心技术及实现医用0.3%精度;专利百项,保留不公开技术2项;为全球新能源产品、大消费品与工业品提供了定制化的温度采集技术。

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