Čo riadi Battery Management System (BMS)?

V nových energetických vozidlách, elektrárňach na ukladanie energie a zariadeniach na lítiové batérie sa bezpečná, efektívna a{0}}prevádzka lítiových batérií s dlhou životnosťou vo veľkej miere spolieha na BMS (Battery Management System). Mnoho ľudí vie len to, že batérie majú energiu a dokážu ukladať energiu, no nevedia, že BMS je kľúčovým „mozgom“ batérie. Tento článok, ktorý kombinuje päť základných funkcií, plne rozoberá kľúčové aspekty správy batérie riadenej BMS.

Celý čip BMS funguje v piatich dimenziách a tvorí tak kompletnú uzavretú slučku správy batérie: snímanie, ochrana, vyvažovanie, správa teploty a komunikácia.

1. Snímanie:Monitorovanie v{0}}reálnom čase, pochopenie úplného stavu batérie

BMS je ako „päť zmyslov“ batérie, nepretržite zbiera tri základné dátové body 24/7: napätie, prúd a teplotu. Prostredníctvom celkového napätia, napätia jednotlivých článkov, celkového prúdu obvodu a viac{3}}bodového zberu údajov o teplote presne zachytáva-prevádzkové podmienky každého článku v reálnom čase, čím poskytuje základ údajov pre všetky funkcie.

2. Ochrana:Štvor{0}}násobný štít na zaistenie bezpečnosti batérie. Na základe údajov zhromaždených senzormi obsahuje BMS štvor{2}}vrstvový bezpečnostný ochranný mechanizmus na elimináciu rizík požiaru, vydutia a zlyhania batérie: ochrana proti nadmernému nabitiu,-ochrana proti nadmernému vybitiu, nadprúdová ochrana a ochrana proti-prehriatiu. Keď údaje dosiahnu nebezpečnú hranicu, okruh sa okamžite preruší a obmedzí sa napájanie.

3. Vyváženie:Koordinácia buniek pre synchronizované nabíjanie a vybíjanie. Lítium{1}}iónové batérie pozostávajú z desiatok alebo dokonca stoviek článkov zapojených do série. Medzi výrobným-používaním a dlhodobým používaním sa môžu vyskytnúť rozdiely v kapacite a napätí článkov a efekt „najslabšieho článku“ výrazne znižuje celkovú využiteľnú kapacitu súpravy. Vyvažovacia funkcia zjednocuje napätie článkov, eliminuje rozdiely v napätí a zlepšuje celkovú kapacitu a životnosť batérie.

4. Tepelný manažment:Udržiavanie optimálnej prevádzkovej teploty batérie. Výkon lítium-iónovej batérie je vo veľkej miere-závislý od teploty: nabíjanie pri nízkej{3}}teplote ľahko vedie k pokovovaniu lítiom a poškodeniu článkov, zatiaľ čo nabíjanie a vybíjanie pri vysokej teplote- urýchľuje degradáciu a predstavuje bezpečnostné riziko. BMS v spojení so systémom tepelného manažmentu aktivuje ohrievacie prvky na predhriatie batérie pri nízkych teplotách a aktivuje ventilátory a kvapalinové chladiace potrubia, aby odvádzali teplo pri vysokých teplotách, čím sa batéria uzamkne v optimálnom prevádzkovom rozsahu.

5. Komunikácia:Komunikácia smerom nahor a nadol, ktorá uľahčuje výmenu informácií medzi vozidlom a používateľom.

BMS pôsobí ako externý „hovorca“ batérie. Interne zhromažďuje údaje z každej bunky prostredníctvom sériového{1}}reťazového pripojenia. Externe spolupracuje s VCU vozidla a nabíjacími stanicami cez zbernicu CAN, pričom súčasne synchronizuje dáta do cloudu a mobilnej aplikácie. Môže vysielať signály o napájaní a úrovni batérie do vozidla a zobrazovať majiteľovi zostávajúci dojazd a stav batérie.

ACEY-BP24-300A400Abms tester strojje vysoko presná testovacia platforma navrhnutá na komplexné funkčné overenie ochranných dosiek lítiových batérií a systémov správy batérií (BMS).

1. Komplexný zber nespracovaných údajov o batériách

Na dosiahnutie snímania údajov sa BMS spolieha na štyri typy hardvéru na získavanie údajov:

• Total Voltage Measurement: Zisťuje celkové napätie batérie, aby sa určila celková rezerva energie;
• Meranie napätia jednotlivých článkov: Zhromažďuje napätie každého jednotlivého článku, aby bolo možné presne lokalizovať chybné články s abnormálnym napätím;
• Celkové meranie prúdu: Monitoruje prúd nabíjacieho a vybíjacieho obvodu na výpočet množstva nabitia a vybitia;
• Viac{0}}bodové meranie teploty: Rozmiestňuje teplotné sondy na viacerých miestach v rámci batérie, aby monitoroval nárast teploty článkov v reálnom čase.

Po zozbieraní nespracovaných údajov BMS automaticky vypočíta štyri základné parametre stavu, čím transformuje nespracované údaje na efektívne informácie, ktorým môžu používatelia a vozidlo porozumieť.

2. Štvor-násobný ochranný štít

Po zistení abnormálnych údajov BMS okamžite aktivuje stupňovitú ochranu, aby sa eliminovalo riziko tepelného úniku pri zdroji:

• Ochrana proti prebitiu: Keď napätie článku počas nabíjania dosiahne svoju hornú hranicu (4,25 V pre bežné lítiové batérie), nabíjací obvod sa automaticky odpojí, čím sa zabráni ďalšiemu nabíjaniu a vydutiu článku a požiaru.
• Ochrana proti nadmernému{0}} vybitiu: Keď vybíjacie napätie klesne na spodnú hranicu (2,8 V pre bežné lítiové batérie), vybíjací výstup sa preruší, aby sa zabránilo trvalému poškodeniu v dôsledku hlbokého vyčerpania článkov.
• Nadprúdová ochrana: Keď nabíjací/vybíjací prúd prekročí bezpečnostný prah, poistka alebo vysokonapäťový spínač sa odpojí, čím sa zabráni poškodeniu článku vysokým prúdom.
• Ochrana proti prehriatiu-: Keď teplota batérie prekročí bezpečnostný limit (zvyčajne 55 stupňov), výstupný výkon sa obmedzí alebo sa dokonca vypne, čím sa spustí chladenie a odvod tepla.

Stručne povedané: snímanie sú oči BMS, ochrana sú jeho ruky a nohy; iba presnou identifikáciou nebezpečenstva môže rýchlo podniknúť kroky na ochranu bezpečnosti batérie.

1. Vyvažovanie buniek: Prekonanie efektu suda a maximalizácia kapacity batérie
Keď je paralelne alebo sériovo zapojených viacero článkov, dochádza k výraznému rozdielu napätia: počas nabíjania sa najskôr úplne nabije článok s najvyšším napätím, čo prinúti systém zastaviť nabíjanie, zatiaľ čo zvyšné články s nižším napätím- nie je možné úplne nabiť; počas vybíjania sa najskôr vybije článok s najnižším napätím, čo prinúti systém vypnúť, zatiaľ čo vysokonapäťové články si stále uchovávajú veľké množstvo náboja. Toto je sudový efekt, kde najslabší článok určuje celkovú využiteľnú kapacitu batérie. BMS vyrovnáva rozdiel v napätí článku pomocou dvoch vyrovnávacích metód:

Pasívne vyváženie:Spolieha sa na odpory, ktoré odvádzajú prebytočný náboj z vysokonapäťových článkov-ako teplo. Táto metóda má jednoduchú štruktúru a nízku cenu, ale plytvá energiou. Väčšinou sa používa v nízko-nákladovom skladovaní energie a nízkorýchlostných zariadeniach.

Aktívne vyvažovanie:Používa kondenzátory a induktory ako nosiče energie na prenos nadmerného náboja z vysokonapäťových článkov na články s nízkym napätím-. Pri tejto metóde nedochádza k plytvaniu energiou a má vysokú účinnosť vyváženia a je široko používaná v bežných nových energetických vozidlách a špičkových-akumuláciách energie.

Po vyvážení sú napätia článkov konzistentné, čím sa zvyšuje využiteľná kapacita akumulátora a výrazne sa predlžuje jeho životnosť.

2. Dvojvrstvová-komunikačná sieť pre dátovú interoperabilitu

Komunikácia BMS pozostáva z dvoch sietí: internej a externej.

• Interná komunikácia (daisy{0}}reťaz): Čipy na zber buniek sú zapojené do série, aby synchrónne zbierali údaje o napätí a teplote z každého článku, ktoré sa potom agregujú do hlavného riadiaceho MCU.
• Externá komunikácia (CAN bus + cloud): Spolupracuje s ovládačom vozidla (VCU) a nabíjacími hromadami cez CAN linky; súčasne sa údaje nahrávajú do cloudovej platformy a mobilnej aplikácie, čo umožňuje majiteľom kedykoľvek skontrolovať úroveň batérie, dojazd, stav batérie a alarmy porúch.

Lítiové batérie sú mimoriadne teplotne-citlivé komponenty na uchovávanie energie: Nízke teploty okolia môžu spôsobiť usadzovanie lítia vo vnútri článkov počas nabíjania, čím sa natrvalo poškodí kapacita batérie. Nepretržité-nabíjanie a vybíjanie pri vysokých teplotách urýchľuje rozklad elektrolytu, čo ľahko vedie k tepelnému úniku. BMS (Battery Management System) pracuje v spojení s celým systémom riadenia teploty na dosiahnutie obojsmernej regulácie teploty:

• Podmienky nízkej{0}}teploty: Zabudované-ohrievacie články sa aktivujú, aby rovnomerne zohriali batériu, čo umožňuje nabíjanie a vybíjanie vysokým-výkonom až po dosiahnutí vhodnej teploty.
• Podmienky vysokej{0}}teploty: Aktivujú sa chladiace ventilátory a kvapalinové chladiace rúrky, aby odvádzali teplo z článkov, čím sa znižuje celková teplota batérie a zároveň sa obmedzuje výstupný výkon, aby sa zabránilo ďalšiemu prehrievaniu. Stabilné prostredie s reguláciou teploty je kľúčové pre predĺženie životnosti batérie a prevenciu bezpečnostných nehôd.

Ak porovnáme lítiovú batériu so skladom a články s policami uchovávajúcimi elektrickú energiu, potom je BMS všestranným manažérom, ktorý pôsobí ako komorník, bodyguard, lekár a koordinátor:

Či už ide o nové energetické osobné vozidlá, elektrické trojkolky, elektrické bicykle, priemyselné a komerčné úložiská energie alebo prenosné lítiové batérie, dobre{0}}navrhnutý a plne funkčný BMS je základným predpokladom pre bezpečnú a stabilnú prevádzku systémov lítiových batérií a nepostrádateľným základným komponentom vo výskume, vývoji, výrobe a recyklačných procesoch priemyslu lítiových batérií.

Poskytujeme lítiové batérie BMS a testovacie zariadenia BMS. V prípade akýchkoľvek otázok nás neváhajte kontaktovať.

Acey New Energy sa špecializuje na výskum a výrobu špičkových -zariadení pre lítium-iónové batérie. Môžeme poskytnúť-jednorazové riešenie pre montážnu linku lítium-iónových batérií, ak ste noví v priemysle lítium-iónových batérií a chcete si vybudovať vlastnú výrobnú linku lítium-iónových batérií alebo montážnu linku lítium-iónových batérií, môžeme vám poskytnúť profesionálnu technickú podporu a poradenstvo, neváhajte nás kontaktovať!

Kontaktujte teraz