标准锂电池的电压为 3.2V。要将这些单独的电池变成安全的 12/24 或 48V 电池，需要锂电池管理系统或 BMS。BMS 是一个与电池连接并监控整个电池的电路板。出于安全原因，BMS 需要确保电池始终在已知限制内运行，并在违反这些限制时积极响应。

为什么需要电池管理系统 (BMS)：

收费

如果锂电池过度充电，会缩短其使用寿命，甚至可能造成永久性损坏。因此，对于标称电压为 3.2 伏的 LiFePO4（磷酸铁锂）电池，您切勿将其充电至高于 3.65 伏，并且最好在系统中安装一些装置，以便在达到最大充电电压 3.65 伏时关闭充电器。伏特。同样，对于标称电压为 3.7 伏的 LiNCM 或 LiMn204（锂聚合物）电池，充电时的电压不应高于 4.2 伏，最好在系统中安装一些装置，以便在达到最大充电电压时关闭充电器4.2伏。

放电

相反，LiFePO4 锂电池不能在不损坏电池的情况下放电至 2.4 伏以下。因此，系统中必须有某种机制，当放电条件低于 2.4 伏时，该机制会自动节流并最终关闭电池组。如果该机制不在适当的位置，您可能会损坏电池组中的部分电池。该系统通常称为电池管理系统或 BMS，或者对于一些较小的电池组（例如自行车），称为 PCM。PCM（保护电路模块）通常称为 PCB（保护电路板），是一种无源系统，在低于 96 伏的电压和永远不会超过 200 安培的峰值电流下运行效果最佳。

平衡

将多个电池连接在一起来存储电能有点像用一个由不同长度的木条制成的桶来存储水。有些电池比电池串中的其他电池更能接受充电。当 LiFePO4 电池达到预定电压（例如 3.65）时，必须有一种方法来分流来自最高充电电池的电流，并防止其过度充电，同时同一串中较弱的电池也能赶上。为了简化这一点，我用木桶中的储水类比，并将较长的木条表示为良好的电池，而较短的木条代表较弱的电池。这是BMS的第三个功能。良好的 BMS 会平衡所有电池，使它们大约在同一时间充满电。这可能会显示为所有板条长度相同的桶。无源 BMS 系统包含大型电阻网络，该网络仅通过电阻网络重定向充电电流，并在较弱电池的平衡达到其完全充电电压水平时消耗多余的功率。 

廉价的 BMS 系统不会这样做，它们只是在第一个电池接近 3.65 伏时关闭充电器。使用这些系统，电池组仍然可以用更大的电量充电，但这些廉价的系统无法实现这种情况。因此，在购买 BMS 系统时，为了节省几美元，您可能会损失多达 20% 的电池组全部潜在容量。对于机动车辆来说，这可能会导致行驶里程的大幅损失。 

BMS 的第四个功能涉及保护和平衡电池，防止过度放电。如果电池在某种程度上不平衡，使得所有板条都相等（正确设计的 BMS 系统会做到这一点），那么当电池放电时，最弱的电池（在我的插图中由桶中最短的板条表示）将达到其极限值。完全放电关闭点位于电池组其余部分之前。良好的 BMS 系统将保持所有电池的平衡，以便 LiFePO4 电池的最弱电池电压不会低于 2.4 伏，而其他电池则可以耗尽其能量。同样，良好的 BMS 系统也会保持锂聚合物电池中所有电池的平衡，以便最弱的电池电压不会低于 2.8 伏，而其他电池则可以耗尽能量。精心设计的 BMS 将确保所有电池在均匀存储和放电方面接近相同。良好 BMS 系统的最后一个功能是监视和控制电池或整个电池组内的温度。许多锂化学物质（如锂钴）如果过度充电或放电，可能会自燃。金属火灾非常热，仅靠水甚至灭火泡沫都无法扑灭火焰。在所有锂化学物质中，磷酸铁锂 (LiFePO4) 的挥发性最低，理论上不会燃烧。然而，极端高温会损坏所有锂电池并缩短其寿命。

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本文由日本NEC锂电池中国营销中心于2023-10-24 17:44:52 整理发布。
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