Podstawowa struktura i zasada działania BMS dla pojazdów nowej energii

Nie ma ścisłej definicji systemu zarządzania baterią (BMS). Możemy to rozumieć następująco: System zarządzania baterią to urządzenie służące do bezpiecznego monitorowania i efektywnego zarządzania mocą pakietu akumulatorów, utrzymania normalnej pracy układu zasilania i wydłużania żywotności baterii. Jest powszechnie znana jako niania baterii lub menedżer baterii. Może monitorować stan pracy akumulatora (napięcie, prąd i temperaturę akumulatora), przewidywać pojemność akumulatora (SOC) i odpowiadający mu pozostały zasięg jazdy, a także zarządzać akumulatorem, aby uniknąć nadmiernego-rozładowania, przeładowania, przegrzania i poważnej nierównowagi napięcia pomiędzy poszczególnymi ogniwami, maksymalizując wykorzystanie pojemności akumulatora i jego żywotności.

Klasyfikacja:

Systemy zarządzania akumulatorami można podzielić na systemy rozproszone, systemy scentralizowane i systemy zintegrowane w oparciu o ich strukturę.

1. System rozproszony

Definicja rdzenia:

Rozproszony BMS, znany również jako modułowy BMS, charakteryzuje się „zdecentralizowanymi funkcjami i scentralizowanym zarządzaniem”. Rozdziela gromadzenie danych o akumulatorze i niektóre funkcje przetwarzania do wielu niezależnych podrzędnych jednostek sterujących w obrębie modułu akumulatorowego lub zestawu akumulatorów, podczas gdy główna jednostka sterująca jest odpowiedzialna za zaawansowane algorytmy i komunikację pojazdu.

Analiza cech zawodowych:

Zalety:

• Wysoka skalowalność i modułowość: dodając lub usuwając podrzędne jednostki sterujące, można go łatwo dostosować do platform o różnych poziomach mocy i napięcia, ułatwiając projektowanie-w oparciu o platformę.
• Proste okablowanie i wysoka niezawodność: wiązka próbkująca każdego modułu jest wyjątkowo krótka i zgrabna, co zmniejsza ryzyko zakłóceń w wyniku transmisji sygnału analogowego-na duże odległości oraz poprawia dokładność pomiaru i kompatybilność elektromagnetyczną systemu.
• Wysokie bezpieczeństwo: punkty próbkowania-wysokiego napięcia są rozproszone, co zmniejsza ryzyko przedostania się-wysokiego napięcia do systemów-niskiego napięcia. Główna jednostka sterująca może być umieszczona z dala od-obszaru wysokiego napięcia.

Wady:

• Wysoka złożoność systemu: wymaga opracowania i zarządzania dwiema jednostkami sprzętowymi (master i slave) oraz złożonymi protokołami komunikacyjnymi.
• Stosunkowo wysoki koszt: Całkowity koszt sprzętu wielu podrzędnych jednostek sterujących może być wyższy.
• Typowe zastosowania: pojazdy elektryczne,-wielkoskalowe systemy magazynowania energii, roboty i inne scenariusze wymagające dużej modułowości, skalowalności, bezpieczeństwa i dokładności.

2. System scentralizowany

Definicja rdzenia:

Scentralizowany BMS przyjmuje architekturę „zintegrowanego gromadzenia i scentralizowanego przetwarzania”. Wszystkie funkcje są zintegrowane w jednym centralnym sterowniku, a wszystkie sygnały dotyczące napięcia i temperatury ogniw akumulatorowych są bezpośrednio podłączone do portów akwizycji centralnego sterownika za pomocą długich wiązek przewodów.

Analiza cech zawodowych:

Zalety:

• Prosta struktura, niski koszt: pojedynczy kontroler, brak protokołu komunikacyjnego typu master-slave, stosunkowo proste tworzenie oprogramowania i najniższy koszt całkowity w systemach o małej-pojemności.
• Bezpośrednie przetwarzanie danych: wszystkie dane są przetwarzane w jednym chipie, co eliminuje potrzebę synchronizacji między{0}}węzłami i opóźnień w transmisji.

Wady:

• Słaba skalowalność: porty we/wy sterownika są stałe, co utrudnia dostosowanie do systemów o różnej liczbie akumulatorów.
• Wysokie ryzyko niezawodności: wiązki przewodów do pobierania próbek-na duże odległości są podatne na zakłócenia, co prowadzi do zmniejszenia dokładności pomiaru; liczne i długie wiązki przewodów powodują wysoki wskaźnik awaryjności złączy.
• Nieelastyczny układ: sterownik centralny musi znajdować się blisko akumulatora, a układ wiązki przewodów jest stały, co nie sprzyja ogólnemu układowi pojazdu.
• Zagrożenia bezpieczeństwa: wszystkie punkty próbkowania-wysokiego napięcia są skoncentrowane w jednym miejscu, co stwarza ryzyko awarii jednego-punktu prowadzącej do awarii całego systemu.

Typowe zastosowania: pojazdy elektryczne-o małej prędkości, elektronarzędzia, szafy-do przechowywania energii o małej pojemności oraz elektronika użytkowa o niezwykle rygorystycznych wymaganiach dotyczących kosztów i przestrzeni.

3. System Zintegrowany

Definicja rdzenia:

Zintegrowany BMS jest produktem głębokiej integracji komponentów elektrycznych i mechanicznych, ucieleśniającym „integrację sprzętu i oprogramowania, wysoki stopień integracji”. Integruje podstawowe funkcje sprzętowe BMS (takie jak AFE, MCU) bezpośrednio z płytką sterującą i zabezpieczającą pakietu akumulatorów, a czasami nawet fizycznie integruje się z innymi komponentami pakietu akumulatorów (takimi jak urządzenia odłączające wysokie-napięcie, czujniki prądu).

Analiza cech zawodowych:

Zalety:

• Mały rozmiar, wyjątkowo duże wykorzystanie przestrzeni: bardzo odpowiedni do zastosowań-o ograniczonej przestrzeni.
• Optymalizacja kosztów i łańcucha dostaw: Redukcja materiałów, takich jak obudowy i złącza, upraszczając produkcję i montaż.
• Silne ukierunkowanie na wydajność: zoptymalizowana konstrukcja dla określonych zestawów akumulatorów, zapewniająca optymalną wydajność.

Wady:

• Prawie brak skalowalności: głęboko zintegrowany z akumulatorem, nie można go używać w systemach akumulatorowych o innych specyfikacjach.
• Trudna konserwacja i wymiana: W przypadku awarii zwykle wymagana jest wymiana całej płyty sterującej lub nawet całego modułu akumulatora.
• Wyzwania związane z rozpraszaniem ciepła i izolacją: integracja-o dużej gęstości stwarza wyzwania w projektowaniu rozpraszania ciepła i wyższe wymagania dotyczące projektowania izolacji obwodów wysokiego i niskiego napięcia.

Typowe zastosowania obejmują: elektronikę użytkową, elektryczne pojazdy dwukołowe-, kompaktowe domowe produkty do magazynowania energii i akumulatory do niektórych pojazdów PHEV/HEV, dla których priorytetem jest maksymalne wykorzystanie przestrzeni.

System zarządzania baterią składa się głównie z następujących części: jednostki centralnej (zwanej także głównym modułem sterującym lub ECU), jednostki gromadzenia danych (moduł akwizycji BMU), jednostki równoważącej, jednostki wyświetlacza, elementów sterujących (przekaźniki, bezpieczniki) i elementów detekcyjnych (wykrywanie wycieków, czujniki prądu, czujniki temperatury itp.).

Jednostka centralna składa się z głównej płyty sterującej i obwodu sterującego-wysokiego napięcia; jednostka akwizycji danych składa się z modułu akwizycji temperatury i modułu akwizycji napięcia. W większości zastosowań moduł równoważący i moduł detekcyjny są ze sobą zintegrowane; jednostka wyświetlająca składa się z tablicy wyświetlacza, ekranu LCD, klawiatury i komputera głównego. Technologia magistrali CAN jest powszechnie wykorzystywana do realizacji komunikacji informacyjnej pomiędzy tymi komponentami oraz z wielo-systemem energetycznym pojazdu.

W systemie zarządzania baterią litowo-jonową-od nowego producenta pojazdów napędzanych energią system przyjmuje strukturę master-slave. Jeden główny moduł sterujący BMS może sterować maksymalnie 256 modułami akwizycji, a każdy moduł akwizycji może zbierać i przetwarzać do 16 kanałów napięciowych i 8 kanałów temperaturowych. Może monitorować-w czasie rzeczywistym stan naładowania i rozładowania akumulatora, przetwarzać dane, szacować SOC, szacować zasięg jazdy, kontrolować ładowanie i rozładowywanie oraz wykonywać inne funkcje.

Główną zasadę działania BMS można po prostu podsumować w następujący sposób: Gdy obwód gromadzenia danych zbierze informacje o stanie akumulatora, elektroniczna jednostka sterująca przetwarza i analizuje dane, a następnie na podstawie wyników analizy wydaje polecenia sterujące do odpowiednich modułów funkcjonalnych systemu i przesyła informacje do świata zewnętrznego.

ACEY-BP24-300A400Amaszyna testująca bms, wysoki stopień automatyzacji, duża szybkość testowania i wysoka dokładność testów. Z funkcją testową ochrony przed przeładowaniem, odzyskiem przed przeładowaniem, zabezpieczeniem przed nadmiernym rozładowaniem, odzyskiem przed nadmiernym rozładowaniem, zabezpieczeniem nadprądowym (prąd przeładowania i prąd nadmiernego rozładowania), rezystancji wewnętrznej,-zużycia własnego, zabezpieczenia przed zwarciem, czasu zabezpieczenia przed przeładowaniem, czasu zabezpieczenia nadprądowego, zabezpieczenia przed nadmiernym rozładowaniem Czas, prąd równowagi, napięcie równowagi itp.

Zastosowanie akumulatorów w samochodowych układach zasilania jest procesem złożonym. Baterie muszą zwiększać bezpieczeństwo, gęstość mocy i energię, a także zmniejszać współczynnik-samorozładowania i koszty. Ponadto należy wziąć pod uwagę wiele specjalnych kwestii związanych z ich stosowaniem w pojazdach, takich jak konsystencja akumulatora,-połączenia między akumulatorami, ochrona przed wyciekiem i bezpieczeństwo-wysokiego napięcia, wentylacja i odprowadzanie ciepła, wodoszczelność i pyłoszczelność pakietu akumulatorów oraz łatwość konserwacji systemu. Tylko rozwiązanie tych problemów umożliwi szerokie zastosowanie akumulatorów zasilających w pojazdach elektrycznych.

Ace Inteligentnyspecjalizuje się w dostarczaniu zintegrowanych rozwiązań dla półautomatycznych i w pełni automatycznych linii montażowych dedykowanych pakietom akumulatorów litowo-jonowych stosowanych w systemach magazynowania energii (ESS), bezzałogowych statkach powietrznych (UAV), rowerach elektrycznych, hulajnogach elektrycznych, elektronarzędziach, pojazdach dwu- i trójkołowych oraz zastosowaniach pokrewnych. Ponadto dostarczamy pełną gamę sprzętu do montażu akumulatorów, w tym maszyny do sortowania ogniw, maszyny do sortowania akumulatorów, maszyny do klejenia papieru izolacyjnego, testery CCD, ręczne/automatyczne zgrzewarki punktowe akumulatorów, testery BMS, kompleksowy tester akumulatorów i systemy testowania akumulatorów.

Skontaktuj się teraz