电池管理系统(Battery Management System,缩写BMS)是智能化管理及维护各个电池单元的系统,通常具有量测电池电压的功能,防止或避免电池过放电、过充电、过温度等异常状况出现,以延长电池的使用寿命。

液流电池的电池管理系统(BMS)与锂电池电池管理系统在一些基本功能上相似,如监控和控制,但由于液流电池特殊的工作原理和结构,液流电池BMS有其独特之处。

1. 液流电池组成结构及工作原理

● 锂离子电池储能系统

① 电芯:正极、负极、隔膜、电解液
② 电池管理系统(BMS)
③ 储能变流器(PCS)
④ 能量管理系统(EMS)

⑤ 其他辅助系统(温度湿度控制系统、监控系统、防护系统、变压器系统等)

● 液流电池储能系统

组成:(以全钒液流电池为例)

①电堆(功率)

②电解液(容量)
③循环系统(泵/管道)
④热管理系统(散热/加热)
⑤储能变流器(PCS)
⑥电池管理系统(BMS)

⑦能源管理系统(EMS)

液流电池和锂电池BMS的区别

来源:“小林绀晃”制图
工作原理:

液态电解质在电堆外的两个独立容器中存储,电池工作时,电解液通过输送系统在电极间循环。

电能是通过电解液的化学反应产生的,这些电解液包含不同价态的离子,可在电极之间转移以产生电流。

2.  液流电池 BMS 与锂电池 BMS的区别

锂电池的电池管理系统更多的是集中在电芯的管理上,只要把电芯做均衡、电池充放电的均衡性达到一致就可以了,锂电池BMS专注于监测、性能平衡。

BMS 差异
液流电池
锂电池
电压、电流
温度
漏液
液位
×
流速
×
压力
×
可燃气体
×

相较于锂电池的BMS,液流电池BMS需要更多的设备控制功能。由于液流电池的能量系统(电解液)和功率反应系统(电堆)是分开,充放电过程,电解液是不断流动的,中间就会有循环系统也就是泵、管路、阀门、换热器等设备,这些都需要BMS来自动控制,系统的运行和电堆之间的关系密切。

液流电池和锂电池BMS的区别

所以,液流电池的BMS不仅需要考虑电堆,需要具有像锂电池BMS采集电压、电流、温度采样机的监测功能,还要顾及到整个系统的运行状况,包括监测并控制电解液的流量、压力,同时,还需要控制阀门的开关等,甚至在电池系统出现故障时发信号给控制器,传递给传感器或者例如电频器、泵之类的调整装置。

液流电池和锂电池BMS的区别
液流电池和锂电池BMS的区别

3+X级架构BMS系统 | 图源:弘通微和

液流电池和锂电池BMS的区别

图摄于弘通微和展台

3.  液流电池BMS 的应用挑战

1.  BMS适配难:目前市场上不存在液流电池专用BMS产品,锂电池BMS又无法直接适配

2.  自主研发成本高:电气、控制策略、算法、传感设备自主研发消耗人力成本、时间、资金较大,对于新型公司快速入局带来挑战。

3.  环境污染:液流电池虽本征安全但如若发生泄漏,将会对环境造成污染需要对系统进行全面的保护。

4.  控制复杂:液流电池除对电气类控制外仍要对液路、泵管阀等进行控制,且不控制方式下效率偏差明显。

5.  传感器挑战多:电解液除强酸/碱、强腐蚀性外,还具有电化学腐蚀,常见传感器多为金属材质,无法直接应用,需要找寻新型传感器及反复测试和验证。

液流电池和锂电池BMS的区别
图摄于北京弘通微和展台

资料来源:北京弘通微和

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液流电池和锂电池BMS的区别
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液流电池和锂电池BMS的区别

液流电池和锂电池BMS的区别
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原文始发于微信公众号(艾邦液流电池网):液流电池和锂电池BMS的区别

液流电池(Flow Battery)是一种可充电电池,它通过液体电解质的流动来存储电能。与传统的固态电池(如锂离子电池)不同,液流电池的能量存储组件(电解质)是分离的,通常储存在外部容器中,在充放电过程中通过电池单元循环。
液流电池是一种活性物质存在于液态电解质中的电池技术,电解液在电堆外部,在循环泵的推动下流经电堆,实现化学能与电能的转换。国际上液流电池主要有全钒液流电池、锌溴电池、铁铬电池、多硫化钠溴电池4种技术路线。
其中全钒液流电池目前产业链建设和技术成熟度相对较高。全钒液流电池系统由功率单元(电堆),能量单元(电解液和电解液储罐),电解液输送单元(管路、阀、泵、传感器等辅助部件)以及电池管理系统等组成。其中,电堆由离子交换膜、电极、双极板、电极框、密封等材料构成。液流电池生产线包括(双极板,膜裁切,碳毡裁切,电堆堆叠组装)等。欢迎申请加入微信群。
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作者 808, ab