A Battery Management System (BMS) egy olyan technológia, amelyet kifejezetten az akkumulátorcsomagok felügyeletére fejlesztettek ki, amelyek az akkumulátorcellák olyan elemei, amelyek elektromosan soroszlopmátrix-konfigurációba vannak rendezve, hogy a várható terhelési feltételeknek megfelelő feszültség- és áramtartományt biztosítsanak egy bizonyos időtartamon keresztül. .
A BMS által biztosított felügyelet általában a következőket tartalmazza:
- Monitor akkumulátor
- Biztosítsa az akkumulátor védelmét
- Mérje fel az akkumulátor üzemállapotát
- Az akkumulátor teljesítményének folyamatos optimalizálása
- Jelentse a működési állapotot külső eszközöknek
Itt a "kifejezés"akkumulátor" a teljes akkumulátorcsomagot jelenti; A felügyeleti és vezérlési funkciók azonban kifejezetten az egyes akkumulátorokra vagy a teljes akkumulátoregység-egységen belüli moduloknak nevezett akkumulátorcsomagokra vonatkoznak. A lítium-ionos újratölthető akkumulátorok a legnagyobb energiasűrűséggel rendelkeznek, és számos fogyasztói akkumulátorcsomaghoz standard választást jelentenek, a laptopoktól az elektromos járművekig. Jóllehet jól teljesítenek, meglehetősen kíméletlenek lehetnek, ha a jellemzően szűk, biztonságos működési területen (SOA) kívül üzemeltetik őket, ami az akkumulátor teljesítményének romlásától a teljesen veszélyes következményekig terjed. A BMS munkaköri leírása kétségtelenül nagy kihívást jelent, mivel általános összetettsége és felügyeleti köre több tudományágat is magában foglalhat, például elektromos, digitális, vezérlési, termikus és hidraulikus.
Hogyan működik az akkumulátorkezelő rendszer?
Nincs rögzített vagy egyedi szabvány, amelyet az akkumulátor-felügyeleti rendszerekre kellene alkalmazni. A műszaki tervezés terjedelme és a megvalósítás jellemzői általában a következőkhöz kapcsolódnak:
- Az akkumulátorcsomagok költsége, összetettsége és mérete
- Az akkumulátorok alkalmazása és minden biztonsági, élettartam- és garanciális kérdés
- A különféle kormányrendeletek tanúsítási követelményei, ha nincsenek funkcionális biztonsági intézkedések, a költségek és a büntetések kulcsfontosságúak
A BMS-nek számos tervezési funkciója van, és az akkumulátorcsomag-védelem kezelése és a kapacitáskezelés két alapvető funkció. Itt megvitatjuk, hogyan működik ez a két funkció. Az akkumulátorcsomag-védelem kezelésének két kulcsfontosságú területe van: az elektromos védelem, ami azt jelenti, hogy az akkumulátorok nem sérülhetnek meg, ha SOA-n kívül használják; Hővédelem, amely passzív és/vagy aktív hőmérséklet-szabályozást foglal magában az akkumulátorcsomag karbantartására vagy SOA-ba való beillesztésére.
Elektromos vezetés védelem: áram
Az akkumulátor egység áramának és az akkumulátor vagy modul feszültségének figyelése az elektromos védelem elérésének egyik módja. Bármely akkumulátorcella elektromos SOA-ját korlátozza az áram és a feszültség. Az 1. ábra egy tipikus lítium-ion akkumulátor SOA-t mutat, ahol egy jól megtervezett BMS védi az akkumulátorcsomagot azáltal, hogy megakadályozza, hogy a gyártó akkumulátor-besorolásán kívül működjön. Sok esetben további leértékelés alkalmazható a SOA biztonsági zónán belül az akkumulátor élettartamának meghosszabbítása érdekében.
A lítium-ion akkumulátorok eltérő töltőáram- és kisütési áramkorlátokkal rendelkeznek, és mindkét mód képes nagyobb csúcsáram kezelésére, annak ellenére, hogy az idő rövid. Az akkumulátorgyártók jellemzően a maximális folyamatos töltési és kisütési áramkorlátokat, valamint a töltési és kisütési csúcsfeszültség határait határozzák meg. Az áramvédelmet biztosító BMS mindenképpen maximális folyamatos áramot fog alkalmazni. A terhelési viszonyok hirtelen változásait azonban ez előtt figyelembe lehet venni; Például az elektromos járművek hirtelen gyorsulása. A BMS kombinálhatja a csúcsáram figyelését az áram integrálásával és úgy dönt, hogy csökkenti a rendelkezésre álló áramot, vagy Δ idő után teljesen megszakítja a csoportáramot. Ez lehetővé teszi, hogy a BMS szinte azonnali érzékenységet biztosítson a szélsőséges áramcsúcsokra, például olyan rövidzárlati helyzetekre, amelyek nem vonzzák a rezidens biztosítékok figyelmét, de elviselik a magas csúcsigényeket is, amíg azok nem túl hosszúak.
Elektromos vezetés védelem: feszültség
A 2. ábra azt mutatja, hogy a lítium-ion akkumulátoroknak egy bizonyos feszültségtartományon belül kell működniük. Ezeket a SOA-határokat végső soron a kiválasztott lítium-ion akkumulátor belső kémiai tulajdonságai és az akkumulátor adott időpontban mért hőmérséklete határozzák meg. Ezen túlmenően, a nagy mennyiségű áramciklus, a terhelési igény miatti kisülés és a különféle energiaforrásokból történő töltés miatt, amelyen bármely akkumulátorcsomag átesik, ezek a SOA feszültségkorlátozások gyakran tovább korlátozódnak az akkumulátor élettartamának optimalizálása érdekében. A BMS-nek tudnia kell, mik ezek a korlátozások, és e küszöbértékek közelsége alapján kell döntéseket hoznia. Például a magas feszültséghatárhoz közeledve a BMS kérheti a töltőáram fokozatos csökkentését, vagy ha eléri a határértéket, kérheti a töltőáram teljes leállítását. Ezt a korlátozást azonban gyakran további feszültséghiszterézis-megfontolások kísérik, hogy megakadályozzák a vezérlési oszcillációkat a kikapcsolási küszöb tekintetében. Másrészt az alacsony feszültséghatárhoz közeledve a BMS kritikus aktív, nem megfelelő terheléseket kér, hogy csökkentse az áramigényüket. Az elektromos járművek esetében ez a vontatómotor számára elérhető megengedett nyomaték csökkentésével érhető el. Természetesen a BMS-nek előtérbe kell helyeznie a vezető biztonságát, és meg kell óvnia az akkumulátorcsomagot a maradandó károsodástól.
Hőkezelési védelem: Hőmérséklet
A felszínen a lítium-ion akkumulátorok működési hőmérsékleti tartománya széles, de a lényegesen lassabb kémiai reakciósebesség miatt az akkumulátor teljes kapacitása alacsony hőmérsékleten csökken. Az alacsony hőmérsékleten való képesség szempontjából a teljesítményük valóban sokkal jobb, mint az ólom-savas vagy NiMh akkumulátoroké; A hőmérséklet szabályozása azonban kulcsfontosságú, mivel a 0 C-fok (32 F) alatti töltés fizikailag problémás. A fagyasztás alatti töltés során a fémes lítium galvanizáló jelensége léphet fel az anódon. Ez egy maradandó károsodás, amely nemcsak a kapacitás csökkenéséhez vezet, hanem növeli az akkumulátor meghibásodásának valószínűségét is, ha vibrációnak vagy más stresszhatásnak van kitéve. A BMS fűtéssel és hűtéssel szabályozhatja az akkumulátorcsomag hőmérsékletét.
A hőkezelés megvalósítása teljes mértékben függ az akkumulátor méretétől és költségétől, a teljesítménycéloktól, a BMS tervezési szabványoktól és a termékegységektől, amelyek a cél földrajzi területre vonatkozó szempontokat is tartalmazhatnak. Függetlenül a fűtőberendezés típusától, általában hatékonyabb, ha szükség esetén külső váltóáramú áramforrásból vagy a fűtőelem működtetéséhez használt alternatív akkumulátorokból nyerik ki az energiát. Ha azonban az elektromos fűtőelemnek mérsékelt áramfelvétele van, a fő akkumulátorcsomag energiáját el lehet szívni, hogy felmelegítse magát. Ha forró hidraulikus rendszert használnak, elektromos fűtőberendezést használnak a szivattyúzott és a teljes komponensben elosztott hűtőfolyadék felmelegítésére.
Kétségtelen, hogy a BMS tervezőmérnökei rendelkeznek bizonyos szakértelemmel a tervezőiparban, hogy hőenergiát csepegtessenek az akkumulátorokba. Például a BMS-en belüli kapacitáskezelésre szánt különféle teljesítményelektronikai eszközök bekapcsolhatók. Bár nem olyan hatékony, mint a direkt fűtés, de attól függetlenül használható. A hűtés különösen fontos a lítium-ion akkumulátorok teljesítményveszteségének minimalizálása érdekében. Például egy adott akkumulátor talán 20 °C-on működik a legjobban; Ha a csomagolás hőmérsékletét 30 C-ra emeljük, a teljesítménye 20%-kal csökkenhet. Ha az akkumulátort folyamatosan töltik és töltik 45 °C-on (113 °F), a teljesítményveszteség akár 50% is lehet. Ha folyamatosan túlmelegedett környezetnek van kitéve, különösen a gyors töltési és kisütési ciklusok során, az akkumulátor élettartama is elöregedhet és idő előtt leromolhat. A hűtés általában két módszerrel történik, passzív vagy aktív, és mindkét technika használható. A passzív hűtés a légáramlás mozgásán alapul, hogy hűtse az akkumulátort. Ami az elektromos járműveket illeti, ez azt jelenti, hogy csak az úton közlekednek. Ez azonban bonyolultabb lehet, mint amilyennek látszik, mivel a levegősebesség-érzékelő integrálható, hogy stratégiailag automatikusan beállítsa a légterelő gátat a légáramlás maximalizálása érdekében. Az aktív hőmérséklet-szabályozású ventilátorok alkalmazása kis sebességnél vagy leállított járműnél hasznos lehet, de mindez csak azért van, hogy az akkumulátort a környezettel azonos hőmérsékleten tartsa. Ha meleg az idő, ez megnövelheti a csomagolás kezdeti hőmérsékletét. A forró hidraulikus aktív hűtés kiegészítő rendszerként is kialakítható, jellemzően meghatározott keverési arányú etilénglikol hűtőközeg felhasználásával, amely csöveken/tömlőkön, elosztócsonkon, keresztáramú hőcserélőkön (radiátorokon) és hűtőlemezeken keresztül kering az akkumulátor egység alkatrészei ellen elektromos árammal. szivattyú. A BMS figyeli a teljes akkumulátorcsomag hőmérsékletét, és különféle szelepeket nyit és zár, hogy a teljes akkumulátor hőmérsékletét egy szűk hőmérsékleti tartományon belül tartsa az akkumulátor optimális teljesítménye érdekében.
Kapacitásmenedzsment
Az akkumulátorcsomag kapacitásának maximalizálása a BMS által biztosított egyik legfontosabb akkumulátorteljesítmény-jellemzőnek tekinthető. Ha ezt a karbantartást nem végzi el, az akkumulátoregység végül használhatatlanná válhat. A probléma gyökere abban rejlik, hogy az akkumulátorcsomagok (akkumulátorsoros tömbök) „halmozása” nem teljesen egyenlő, és lényegében kissé eltérő szivárgási vagy önkisülési arányokkal rendelkezik. A szivárgás nem a gyártó hibája, hanem az akkumulátor kémiai tulajdonságai, bár a gyártási folyamat kisebb változtatásai statisztikailag befolyásolhatják. Kezdetben az akkumulátorcsomagok jól illeszkedhetnek az akkumulátorokhoz, de idővel az akkumulátorok közötti hasonlóság tovább csökken, nemcsak az önkisülés miatt, hanem a töltési/kisütési ciklusok, a hőmérséklet-emelkedés és az általános naptáröregedés miatt is. Ezt szem előtt tartva, emlékeztetve az előző vitára, a lítium-ion akkumulátorok jól teljesítenek, de meglehetősen könyörtelenek lehetnek, ha a szigorú SOA-n kívül üzemeltetik őket. A szükséges elektromos védelemről már korábban értesültünk, a lítium-ion akkumulátorok ugyanis nem bírják jól a túltöltést. Miután teljesen feltöltötték, nem tudnak több áramot fogadni, minden további energia hővé alakul, és a feszültség gyorsan emelkedhet, és potenciálisan veszélyes szintre emelkedhet. Ez nem egészséges állapot a sejtek számára, és ha továbbra is fennáll, maradandó károsodást és nem biztonságos működési feltételeket okozhat.
Az akkumulátortömbök soros csatlakoztatása meghatározza a teljes akkumulátorcsomag feszültségét, és a szomszédos akkumulátorok közötti eltérés nehézségeket okozhat bármely akkumulátorcsomag töltésekor. A 3. ábra mutatja, miért történik ez. Ha az embernek teljesen kiegyensúlyozott akkumulátorkészlete van, akkor minden rendben van, mert mindegyik akkumulátor azonos módon töltődik, és a töltőáram a 4.0 feszültség felső küszöbének elérésekor megszakadhat. Kiegyensúlyozatlan helyzetben azonban a felső akkumulátor a tervezettnél hamarabb eléri a töltési határt, és az ág töltőáramát meg kell szakítani, mielőtt a többi alsó akkumulátort teljes kapacitásra töltené.
Működési elvének bemutatásához el kell magyarázni egy kulcsfontosságú meghatározást. Az akkumulátor vagy modul töltési állapota (SOC) egy adott időpontban egyenesen arányos a rendelkezésre álló teljesítménnyel a teljes feltöltöttség esetén. Ezért az 50%-os SOC-s akkumulátor azt jelenti, hogy 50%-ra fel van töltve, hasonlóan egy teljesítménymérő minőségi tényezőjéhez. A BMS-kapacitás-kezelés célja az akkumulátorcsomagban lévő egyes kötegek SOC-változásainak kiegyensúlyozása. Mivel az SOC nem közvetlenül mérhető mennyiség, ezért különféle technikákkal becsülhető, és magát a kiegyenlítési sémát általában két kategóriába sorolják: passzív és aktív. A témának számos változata létezik, mindegyiknek megvannak a maga előnyei és hátrányai. A BMS tervező mérnök dönti el, hogy melyik a legmegfelelőbb az adott akkumulátorcsomaghoz és annak alkalmazásához. A passzív egyensúlyt a legkönnyebb elérni, és ez megmagyarázza az egyensúly általános fogalmát is. A passzív módszerek lehetővé teszik, hogy az akkumulátorcsomagban lévő minden akkumulátor ugyanolyan töltési kapacitással rendelkezzen, mint a leggyengébb akkumulátoré. Viszonylag alacsony áramot használ a kis mennyiségű energia átvitelére a nagy SOC akkumulátorokból a töltési ciklus során, így az összes akkumulátort a maximális SOC értékre lehet tölteni. A 4. ábra szemlélteti, hogyan éri el ezt a BMS. Felügyeli az egyes akkumulátorokat, és minden akkumulátorral párhuzamosan tranzisztoros kapcsolókat és megfelelő méretű kisülési ellenállásokat használ. Amikor a BMS azt észleli, hogy egy adott akkumulátor megközelíti a töltési határt, a körülötte lévő többletáramot felülről lefelé irányítja a következő akkumulátorhoz.
A kiegyensúlyozási folyamat előtti és utáni végpontjait az 5. ábra mutatja. Összefoglalva, a BMS lehetővé teszi az akkumulátorcsomagban lévő akkumulátorok vagy modulok számára, hogy az akkumulátoregység áramától eltérő töltőáramot lássanak az akkumulátorcsomag kiegyensúlyozása érdekében a következők egyikén keresztül mód:
A töltés eltávolítása a legtöbbet töltött akkumulátorról további töltőáramot biztosít a túltöltés elkerülése érdekében, és lehetővé teszi, hogy a kevésbé feltöltött akkumulátorok több töltőáramot kapjanak.
A töltőáram egy részének vagy majdnem egészének áthelyezése a legtöbbet töltött akkumulátor körül, lehetővé téve, hogy a kevésbé feltöltött akkumulátorok hosszabb ideig kapjanak töltőáramot
Az akkumulátorkezelő rendszerek típusai
Az akkumulátor-felügyeleti rendszer az egyszerűtől a bonyolultig különféle technológiát alkalmazhat, hogy elérje fő utasításait, az „akkumulátor gondozását”. Ezek a rendszerek azonban besorolhatók topológiájuk alapján, amely a teljes akkumulátorcsomag akkumulátoraira vagy moduljaira való beépítésükhöz és működésükhöz kapcsolódik.
Központosított BMS architektúra
Az akkumulátoregységben központi BMS található. Minden akkumulátorcsomag közvetlenül csatlakozik a központi BMS-hez. A központosított BMS felépítését a 6. ábra mutatja. A központosított BMS-nek van néhány előnye. Kompaktabb és gyakran a leggazdaságosabb, mert csak egy BMS van. A központosított BMS-nek azonban vannak hátrányai is. Mivel minden akkumulátor közvetlenül csatlakozik a BMS-hez, a BMS-nek sok portra van szüksége az összes akkumulátorcsomag csatlakoztatásához. Ez azt jelenti, hogy nagy számú vezeték, kábel, csatlakozó stb. található a nagy akkumulátorcsomagokban, ami bonyolulttá teszi a hibaelhárítást és a karbantartást.
Moduláris BMS topológia
A központosított megvalósításhoz hasonlóan a BMS több ismétlődő modulra oszlik, amelyek mindegyike külön vezetékköteggel rendelkezik, és az akkumulátorcsomag szomszédos kijelölt részeihez csatlakozik. Lásd a 7. ábrát. Bizonyos esetekben ezek a BMS almodulok a fő BMS modul felügyelete alatt állnak, amelynek feladata az almodulok állapotának figyelése és a perifériás eszközökkel való kommunikáció. Az ismételt modularizálásnak köszönhetően a hibaelhárítás és a karbantartás egyszerűbb, és könnyen bővíthető nagyobb akkumulátorcsomagokra is. Hátránya, hogy az összköltség valamivel magasabb, és az alkalmazástól függően előfordulhatnak duplikált nem használt funkciók.
Elsődleges/Másodlagos BMS
A moduláris topológiához hasonló elvileg azonban ebben az esetben a slave eszközök inkább csak mérési információk továbbítására korlátozódnak, míg a master eszközök számításra és vezérlésre, valamint külső kommunikációra szolgálnak. Ezért, bár hasonló a moduláris típusokhoz, a költségek alacsonyabbak lehetnek, mivel az eszköz funkcionalitása gyakran egyszerűbb, a rezsi alacsonyabb lehet, és kevesebb a nem használt funkció.
Elosztott BMS architektúra
Más topológiáktól eltérően, más topológiákban az elektronikus hardver és szoftver modulokba van zárva, amelyek kábelkötegeken keresztül csatlakoznak az akkumulátorhoz. Az elosztott BMS az összes elektronikus hardvert egy vezérlőkártyára integrálja, amely közvetlenül a felügyelt akkumulátoron vagy modulon van elhelyezve. Ez csökkenti néhány szenzorvezeték és kommunikációs vezeték kiterjedt bekötését a szomszédos BMS-modulok között. Ezért minden BMS függetlenebb, és szükség szerint kezeli a számításokat és a kommunikációt. Azonban e nyilvánvaló egyszerűség ellenére ez az integrált űrlap potenciális problémát jelent a hibaelhárításban és a karbantartásban, mivel mélyen az árnyékolt modulkomponensekben található. A költség gyakran magasabb, mert több BMS van a teljes akkumulátorcsomag-struktúrában.
Az akkumulátorkezelő rendszer jelentősége
A BMS-ben a funkcionális biztonság a legfontosabb. Kulcsfontosságú, hogy a felügyelet és vezérlés alatt álló akkumulátorok vagy modulok feszültsége, áramerőssége és hőmérséklete ne lépje túl a megadott SOA határértékeket a töltési és kisütési műveletek során. Ha egy ideig túllépik a határértéket, az nemcsak a potenciálisan drága akkumulátorcsomagokat érinti, hanem veszélyes hőkiesési helyzetek is előfordulhatnak. Ezen túlmenően a lítium-ion akkumulátorok védelme és a funkcionális biztonság érdekében az alsó feszültség küszöbértékek szigorú ellenőrzése is szükséges. Ha a lítium-ion akkumulátorokat ebben az alacsony feszültségű állapotban tartják, a rézdendritek végül megnőhetnek az anódon, ami az önkisülési sebesség növekedéséhez és potenciális biztonsági problémákhoz vezethet. A lítium-ion energiaellátó rendszerekben a nagy energiasűrűség költsége az, hogy szinte nincs helye az akkumulátorkezelési hibáknak. A BMS-ben és a lítium-ion akkumulátorokban végzett fejlesztéseknek köszönhetően ez az egyik legsikeresebb és legbiztonságosabb akkumulátor-kemikália manapság.
Az akkumulátorcsomag teljesítménye a BMS második legfontosabb funkciója, amely magában foglalja az elektromos és hőkezelést. Az akkumulátor teljes kapacitásának elektromos optimalizálása érdekében az akkumulátorcsomagban lévő összes akkumulátort ki kell egyensúlyozni, ami azt jelenti, hogy a szomszédos akkumulátorok SOC-értéke a teljes komponensben nagyjából egyenlő. Ez nagyon fontos, mert nemcsak az optimális akkumulátorkapacitást éri el, hanem segít megelőzni a széles körű leromlást, és csökkenti a gyenge akkumulátorok túltöltése miatti potenciális hotspotokat. A lítium-ion akkumulátoroknak kerülniük kell az alacsony feszültséghatár alatti lemerülést, mivel ez memóriazavarokhoz és jelentős kapacitásvesztéshez vezethet. Az elektrokémiai folyamatok rendkívül érzékenyek a hőmérsékletre, és az akkumulátorok sem kivételek. Amikor a környezeti hőmérséklet csökken, az akkumulátor kapacitása és rendelkezésre álló energiája jelentősen csökken. Ezért a BMS csatlakoztathatja a folyadékhűtő rendszereken, például az elektromos járművek akkumulátorain elhelyezett külső online fűtőelemeket, vagy bekapcsolhatja a helikopterek vagy más repülőgépek akkumulátoregységeinek moduljai alá telepített rezidens fűtőlemezeket. Ezen túlmenően, mivel az alacsony hőmérsékletű lítium-ion akkumulátorok töltése nem javítja az akkumulátor élettartamát, fontos, hogy először teljesen növelje az akkumulátor hőmérsékletét. A legtöbb lítium-ion akkumulátort nem lehet gyorsan feltölteni 5 °C alatt, és egyáltalán nem szabad 0 °C alatt tölteni. A tipikus üzemi használat során az optimális teljesítmény elérése érdekében a BMS hőkezelés általában biztosítja, hogy az akkumulátor a következő hőmérsékleten működjön. szűk Goldilocks működési terület (pl. 30-35 C fok). Ez megóvhatja a teljesítményt, meghosszabbíthatja az élettartamot, és egészséges és megbízható akkumulátorokat hozhat létre.
Az akkumulátorkezelő rendszer előnyei
Egy komplett akkumulátor-energiatároló rendszer, közismert nevén BESS, stratégiailag összeállítható több tucat, száz vagy akár több ezer lítium-ion akkumulátorból, az alkalmazástól függően. Ezeknek a rendszereknek a névleges feszültsége kisebb lehet 100 V-nál, de elérheti a 800 V-ot is, 300 A-ig vagy annál nagyobb akkumulátor-tápegység áramtartományban. A nagyfeszültségű akkumulátorcsomagok rossz kezelése katasztrofális katasztrófákhoz vezethet, amelyek életveszélyt jelentenek. Ezért a BMS kulcsfontosságú a biztonságos működés biztosításában. A BMS előnyei a következőkben foglalhatók össze.
Funkcionális biztonság.Magától értetődik, hogy a nagy méretű lítium-ion akkumulátorok esetében ez különösen óvatos és szükséges. De mint köztudott, a laptopokban használt kisebb formátumok is meggyulladhatnak és jelentős károkat okozhatnak. A lítium-ion áramellátó rendszereket tartalmazó termékek felhasználóinak személyes biztonsága nem hagy teret az akkumulátorkezelési hibáknak.
Élettartam és megbízhatóság.Akkumulátorcsomag-védelmi menedzsment, elektromos és termikus, amely biztosítja, hogy az összes akkumulátort a deklarált SOA-követelményeknek megfelelően használják. Ez a finom felügyelet biztosítja az akkumulátor biztonságos használatát és gyors töltési és kisütési ciklusait, és elkerülhetetlenül stabil rendszert hoz létre, amely évekig megbízható szolgáltatást nyújthat.
Teljesítmény és terjedelem.BMS akkumulátorcsomag-kapacitás-menedzsment, amely az akkumulátorok közötti kiegyensúlyozást használja a szomszédos akkumulátorok SOC-jának egyensúlyba hozására az akkumulátorcsomag-komponenseken, lehetővé téve az optimális akkumulátorkapacitást. Ha ez a BMS-funkció nem veszi figyelembe az önkisülésben, a töltési/kisütési ciklusokban, a hőmérsékleti hatásokban és az általános öregedésben bekövetkező változásokat, az akkumulátorcsomag végül használhatatlanná válhat.
Diagnózis, adatgyűjtés és külső kommunikáció.A felügyeleti feladat magában foglalja az összes akkumulátorcella folyamatos monitorozását, ahol maga az adatrögzítés is felhasználható a diagnosztikára, de jellemzően számítási feladatokhoz használják az alkatrészben lévő összes akkumulátor SOC-értékének előrejelzésére. Ezeket az információkat kiegyenlítő algoritmusokhoz használják, de megoszthatók külső eszközökkel és kijelzőkkel, hogy jelezzék a rendelkezésre álló lakossági energiát, megbecsüljék a várható hatótávolságot vagy tartományt/élettartamot az aktuális használat alapján, és megadják az akkumulátor állapotát.
Csökkentse a költségeket és a garanciát.A BMS bevezetése a BESS-ben növeli a költségeket, az akkumulátorcsomag pedig drága és potenciálisan veszélyes. Minél összetettebb a rendszer, annál magasabbak a biztonsági követelmények, ezért több BMS felügyeletre van szükség. A BMS védelme és megelőző karbantartása azonban a funkcionális biztonság, az élettartam és a megbízhatóság, a teljesítmény és a terjedelem, a diagnózis stb. tekintetében biztosítja, hogy csökkenti az általános költségeket, beleértve a garanciával kapcsolatos költségeket is.
Következtetés
A szimuláció értékes szövetséges a BMS-tervezésben, különösen, ha a hardverfejlesztés, prototípus-készítés és tesztelés során felmerülő tervezési kihívások feltárására és megoldására alkalmazzák. A pontos lítium-ion akkumulátormodellel a BMS architektúra szimulációs modellje a virtuális prototípusok végrehajtható specifikációjaként ismerhető fel. Ezenkívül a szimuláció lehetővé teszi a BMS-felügyeleti funkciók változatainak fájdalommentes vizsgálatát a különböző akkumulátor- és környezeti működési forgatókönyvekhez. Az implementációs problémák már korán azonosíthatók és kivizsgálhatók, lehetővé téve a teljesítmény és a funkcionális biztonsági fejlesztések validálását a tényleges hardverprototípusokon való megvalósítás előtt. Ez csökkenti a fejlesztési időt, és segít biztosítani, hogy az első hardver prototípus robusztus legyen. Ezenkívül, ha beágyazott rendszeralkalmazásokban hajtják végre, számos hitelesítési teszt végezhető el a BMS-en és az akkumulátorcsomagokon, beleértve a legrosszabb forgatókönyveket is.