Czym zarządza system zarządzania baterią (BMS)?

W nowych pojazdach zasilanych energią, elektrowniach magazynujących energię i sprzęcie wykorzystującym baterie litowe bezpieczne, wydajne i-długie działanie akumulatorów litowych zależy w dużej mierze od BMS (systemu zarządzania akumulatorami). Wiele osób wie tylko, że akumulatory mają moc i mogą magazynować energię, ale nie są świadome, że BMS jest kluczowym „mózgiem” akumulatora. Artykuł ten, łącząc pięć podstawowych funkcji, w pełni omawia kluczowe aspekty zarządzania baterią zarządzaną przez BMS.

Cały układ BMS działa w pięciu wymiarach, tworząc kompletną zamkniętą pętlę zarządzania baterią: wykrywanie, ochrona, równoważenie, zarządzanie temperaturą i komunikacja.

1. Wykrywanie:Monitorowanie-w czasie rzeczywistym i zrozumienie pełnego stanu baterii

BMS jest jak „pięć zmysłów” akumulatora, które w sposób ciągły zbierają trzy podstawowe dane 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu: napięcie, prąd i temperatura. Dzięki całkowitemu napięciu, napięciu poszczególnych ogniw, całkowitemu prądowi obwodu i wielopunktowemu gromadzeniu danych-o temperaturze dokładnie rejestruje-warunki pracy każdego ogniwa w czasie rzeczywistym, zapewniając podstawę danych dla wszystkich funkcji.

2. Ochrona:Czterokrotnie-osłona zapewniająca bezpieczeństwo baterii. Na podstawie danych zebranych przez czujniki system BMS zawiera cztero-warstwowy mechanizm zabezpieczający, który eliminuje ryzyko pożaru, wybrzuszenia i awarii akumulatora: zabezpieczenie przed przeładowaniem, zabezpieczenie-przed nadmiernym rozładowaniem, zabezpieczenie nadprądowe i zabezpieczenie przed-przegrzaniem. Gdy dane osiągną niebezpieczny próg, obwód zostaje natychmiast odcięty, a moc ograniczona.

3. Równoważenie:Koordynacja ogniw w celu zsynchronizowanego ładowania i rozładowywania. Zestawy akumulatorów litowo-jonowych składają się z dziesiątek, a nawet setek ogniw połączonych szeregowo. Mogą wystąpić różnice w pojemności ogniw i napięciu pomiędzy-użytkowaniem fabrycznym a długotrwałym-użytkowaniem, a efekt „najsłabszego ogniwa” znacznie zmniejsza ogólną pojemność użyteczną pakietu. Funkcja równoważenia ujednolica napięcie ogniwa, eliminuje różnice w napięciu oraz poprawia ogólną pojemność i żywotność akumulatora.

4. Zarządzanie temperaturą:Utrzymanie optymalnej temperatury pracy akumulatora. Wydajność akumulatora litowego-jonowego w dużym stopniu zależy-od temperatury: ładowanie-w niskiej temperaturze łatwo prowadzi do powłoki litowej i uszkodzenia ogniw, natomiast ładowanie i rozładowywanie-w wysokiej temperaturze przyspiesza degradację i stwarza zagrożenie dla bezpieczeństwa. BMS w połączeniu z systemem zarządzania temperaturą aktywuje elementy grzejne w celu wstępnego podgrzania akumulatora w niskich temperaturach oraz aktywuje wentylatory i rury chłodzące ciecz w celu rozproszenia ciepła w wysokich temperaturach, blokując akumulator w optymalnym zakresie działania.

5. Komunikacja:Komunikacja w górę i w dół, ułatwiająca wymianę informacji pomiędzy pojazdem a użytkownikiem.

BMS pełni rolę zewnętrznego „rzecznika” baterii. Wewnętrznie zbiera dane z każdej komórki za pośrednictwem połączenia-łańcuchowego. Zewnętrznie współpracuje z VCU pojazdu i stacjami ładowania za pośrednictwem magistrali CAN, jednocześnie synchronizując dane z chmurą i aplikacją mobilną. Może wysyłać sygnały mocy i poziomu naładowania akumulatora do pojazdu oraz wyświetlać właścicielowi pozostały zasięg i stan naładowania akumulatora.

ACEY-BP24-300A400Amaszyna testująca bmsto-precyzyjna platforma testowa przeznaczona do kompleksowej weryfikacji funkcjonalnej płytek zabezpieczających akumulatory litowe i systemów zarządzania akumulatorami (BMS).

1. Kompleksowe gromadzenie danych surowych baterii

BMS opiera się na czterech typach sprzętu do gromadzenia danych w celu wykrywania danych:

• Pomiar całkowitego napięcia: wykrywa całkowite napięcie akumulatora w celu określenia całkowitej rezerwy energii;
• Pomiar napięcia poszczególnych ogniw: Zbiera napięcie każdego pojedynczego ogniwa, aby dokładnie zlokalizować wadliwe ogniwa o nieprawidłowym napięciu;
• Pomiar prądu całkowitego: monitoruje prąd obwodu ładowania i rozładowywania w celu obliczenia ilości ładowania i rozładowania;
• Wielopunktowy-pomiar temperatury: umieszcza sondy temperatury w wielu miejscach akumulatora, aby monitorować wzrost temperatury ogniwa w czasie rzeczywistym.

Po zebraniu surowych danych BMS automatycznie oblicza cztery parametry stanu podstawowego, przekształcając surowe dane w efektywne informacje zrozumiałe dla użytkowników i pojazdu.

2. Czterokrotnie-tarcza ochronna

Po wykryciu nieprawidłowych danych BMS natychmiast aktywuje wielopoziomową ochronę, aby wyeliminować ryzyko ucieczki termicznej u źródła:

• Ochrona przed przeładowaniem: Gdy napięcie ogniwa podczas ładowania osiągnie górną granicę (4,25 V dla konwencjonalnych akumulatorów litowych), obwód ładowania zostanie automatycznie odłączony, co zapobiega dalszemu ładowaniu, wybrzuszaniu ogniw i pożarowi.
• Zabezpieczenie przed nadmiernym{{0}rozładowaniem: gdy napięcie rozładowania spadnie do dolnej granicy (2,8 V w przypadku konwencjonalnych akumulatorów litowych), wyjście rozładowania zostanie odcięte, aby zapobiec trwałemu uszkodzeniu na skutek głębokiego wyczerpania ogniw.
• Zabezpieczenie nadprądowe: gdy prąd ładowania/rozładowania przekracza próg bezpieczeństwa, bezpiecznik lub wyłącznik wysokiego-napięcia zostaje uruchomiony w celu odłączenia, zapobiegając uszkodzeniu ogniwa przez wysoki prąd.
• Zabezpieczenie przed-przegrzaniem: gdy temperatura akumulatora przekroczy bezpieczny limit (zwykle 55 stopni), moc wyjściowa zostaje ograniczona lub nawet wyłączona, co inicjuje chłodzenie i rozpraszanie ciepła.

W skrócie: zmysły to oczy BMS, ochrona to jego dłonie i stopy; tylko dzięki dokładnej identyfikacji zagrożenia może szybko podjąć działania mające na celu ochronę bezpieczeństwa baterii.

1. Równoważenie ogniw: przezwyciężenie efektu beczki i maksymalizacja pojemności baterii
Gdy wiele ogniw jest połączonych równolegle lub szeregowo, występuje znaczna różnica napięcia: podczas ładowania ogniwo o najwyższym napięciu jest najpierw w pełni ładowane, co zmusza system do przerwania ładowania, podczas gdy pozostałe ogniwa o niższym napięciu nie mogą zostać w pełni naładowane; podczas rozładowywania ogniwo o najniższym napięciu jest rozładowywane jako pierwsze, co wymusza wyłączenie systemu, podczas gdy ogniwa wysokiego napięcia-w dalszym ciągu zachowują dużą ilość ładunku. Jest to efekt beczki, w którym najsłabsze ogniwo ogniwa określa całkowitą użyteczną pojemność pakietu akumulatorów. BMS wygładza różnicę napięcia ogniwa za pomocą dwóch metod równoważenia:

Równoważenie pasywne:Wykorzystuje rezystory do rozpraszania nadmiaru ładunku z ogniw-wysokonapięciowego w postaci ciepła. Metoda ta jest prosta w budowie i tania, lecz powoduje marnowanie energii. Stosowany jest głównie w tanich-magazynowaniu energii i sprzęcie o niskiej-prędkości.

Aktywne równoważenie:Wykorzystuje kondensatory i cewki jako nośniki energii do przenoszenia nadmiaru ładunku z ogniw-wysokonapięciowego do ogniw-niskiego napięcia. Metoda ta nie powoduje strat energii i zapewnia wysoką skuteczność równoważenia. Jest szeroko stosowana w popularnych pojazdach napędzanych nowym energią i-wysokiej klasy magazynach energii.

Po zrównoważeniu napięcia ogniw są stałe, co zwiększa użyteczną pojemność pakietu akumulatorów i znacznie wydłuża jego żywotność.

2. Dwuwarstwowa-sieć komunikacyjna zapewniająca interoperacyjność danych

Komunikacja BMS składa się z dwóch sieci: wewnętrznej i zewnętrznej.

• Komunikacja wewnętrzna (łańcuch-): układy zbierające ogniwa są połączone szeregowo, aby synchronicznie zbierać dane o napięciu i temperaturze z każdego ogniwa, a następnie agregowane w głównym MCU sterującym.
• Komunikacja zewnętrzna (magistrala CAN + chmura): Komunikuje się ze sterownikiem pojazdu (VCU) i stosami ładowania za pośrednictwem linii CAN; jednocześnie dane są przesyłane do platformy w chmurze i aplikacji mobilnej, umożliwiając właścicielom w dowolnym momencie sprawdzenie poziomu naładowania akumulatora, zasięgu, stanu akumulatora i alarmów usterek.

Baterie litowe to niezwykle wrażliwe na temperaturę-elementy magazynowania energii: niskie temperatury otoczenia mogą powodować osadzanie się litu wewnątrz ogniw podczas ładowania, co trwale zmniejsza pojemność baterii; ciągłe ładowanie i rozładowywanie-o dużej mocy w wysokich temperaturach przyspiesza rozkład elektrolitu, łatwo prowadząc do niekontrolowanej niestabilności termicznej. BMS (system zarządzania baterią) współpracuje z całym systemem zarządzania temperaturą, aby osiągnąć dwukierunkową kontrolę temperatury:

• Niska-temperatura: wbudowane-elementy grzejne są aktywowane, aby równomiernie nagrzać akumulator, umożliwiając ładowanie i rozładowywanie z dużą mocą-tylko po osiągnięciu odpowiedniej temperatury;
• Warunki wysokiej-temperatury: włączają się wentylatory chłodzące i rury chłodzące cieczą, aby usunąć ciepło z ogniw, obniżając ogólną temperaturę pakietu baterii, jednocześnie ograniczając moc wyjściową, aby zapobiec dalszemu przegrzaniu. Stabilne środowisko kontroli temperatury ma kluczowe znaczenie dla wydłużenia żywotności akumulatora i zapobiegania wypadkom związanym z bezpieczeństwem.

Jeśli porównamy akumulator litowy do magazynu, a ogniwa do półek magazynujących energię elektryczną, BMS jest- wszechstronnym menedżerem, pełniącym rolę lokaja, ochroniarza, lekarza i koordynatora:

Niezależnie od tego, czy chodzi o nowe pojazdy osobowe zasilane energią, elektryczne rowery trójkołowe, rowery elektryczne, przemysłowe i komercyjne magazyny energii, czy przenośne urządzenia wykorzystujące baterie litowe, dobrze-zaprojektowany i w pełni funkcjonalny BMS jest podstawowym warunkiem bezpiecznego i stabilnego działania systemów baterii litowych oraz niezbędnym podstawowym elementem procesów badań, rozwoju, produkcji i recyklingu w branży baterii litowych.

Dostarczamy sprzęt do testowania baterii litowych BMS i BMS. Jeśli masz jakiekolwiek pytania, skontaktuj się z nami.

Firma Acey New Energy specjalizuje się w badaniach i produkcji-najwyższej klasy sprzętu do akumulatorów litowo--jonowych. Możemy zapewnić kompleksowe rozwiązanie-dla linii montażowej akumulatorów litowo-jonowych. Jeśli jesteś nowy w branży akumulatorów litowo-jonowych i chcesz zbudować własną linię do produkcji akumulatorów litowo-jonowych lub linię montażową akumulatorów litowo-jonowych, możemy zapewnić Ci profesjonalną pomoc techniczną i wskazówki. Skontaktuj się z nami!

Skontaktuj się teraz