Sistema ta 'Ġestjoni tal-Batterija (BMS) hija teknoloġija ddisinjata speċifikament biex tissorvelja pakketti ta' batteriji, li huma komponenti ta 'ċelloli tal-batteriji li huma organizzati elettrikament f'konfigurazzjoni matriċi ta' kolonna ta 'ringiela biex jipprovdu firxa mmirata ta' vultaġġ u kurrent għal kundizzjonijiet ta 'tagħbija mistennija fuq perjodu ta' żmien .
Is-superviżjoni pprovduta mill-BMS normalment tinkludi:
- Monitoraġġ tal-batterija
- Ipprovdi protezzjoni tal-batterija
- Stima l-istatus tax-xogħol tal-batterija
- Jottimizzaw kontinwament il-prestazzjoni tal-batterija
- Irrapporta l-istatus operattiv lill-apparati esterni
Hawnhekk, it-terminu 'batterija' tfisser il-pakkett kollu tal-batterija; Madankollu, il-funzjonijiet ta 'monitoraġġ u kontroll huma applikati speċifikament għal batteriji individwali jew pakketti ta' batteriji msemmija bħala moduli fi ħdan l-assemblaġġ kollu tal-pakkett tal-batterija. Il-batteriji rikarikabbli tal-jone tal-litju għandhom l-ogħla densità ta 'enerġija u huma l-għażla standard għal ħafna pakketti ta' batteriji tal-konsumatur, minn laptops għal vetturi elettriċi. Għalkemm jaħdmu tajjeb, jistgħu jkunu pjuttost bla ħniena jekk jitħaddmu barra miż-żona operattiva sigura tipikament stretta (SOA), b'riżultati li jvarjaw minn prestazzjoni ta 'ħsara tal-batterija għal konsegwenzi kompletament perikolużi. Id-deskrizzjoni tax-xogħol ta 'BMS hija bla dubju ta' sfida, peress li l-kumplessità ġenerali u l-ambitu tas-superviżjoni tagħha jistgħu jinvolvu dixxiplini multipli bħall-elettriku, diġitali, kontroll, termali u idrawliċi.
Kif taħdem is-sistema ta 'ġestjoni tal-batterija?
M'hemm l-ebda standard fiss jew uniku li għandu jiġi adottat għal sistemi ta 'ġestjoni tal-batteriji. L-ambitu tad-disinn tekniku u l-karatteristiċi tal-implimentazzjoni huma ġeneralment relatati ma 'dan li ġej:
- L-ispiża, il-kumplessità u d-daqs tal-pakketti tal-batteriji
- L-applikazzjoni ta 'batteriji u kwalunkwe kwistjonijiet ta' sigurtà, ħajja, u garanzija
- Ir-rekwiżiti taċ-ċertifikazzjoni ta 'diversi regolamenti tal-gvern, jekk il-miżuri tas-sikurezza funzjonali ma jkunux fis-seħħ, l-ispiża u l-penali huma kruċjali
BMS għandu ħafna funzjonijiet ta 'disinn, u l-ġestjoni tal-protezzjoni tal-pakkett tal-batteriji u l-ġestjoni tal-kapaċità huma żewġ funzjonijiet bażiċi. Hawnhekk ser niddiskutu kif jaħdmu dawn iż-żewġ funzjonijiet. Hemm żewġ oqsma ewlenin tal-ġestjoni tal-protezzjoni tal-pakkett tal-batteriji: protezzjoni elettrika, li jfisser li l-batteriji ma jitħallewx jiġu mħassra meta jintużaw barra mis-SOA; Protezzjoni termali, li tinvolvi kontroll tat-temperatura passiv u/jew attiv biex jinżamm jew iġib il-pakkett tal-batterija fis-SOA.
Protezzjoni ta 'ġestjoni elettrika: kurrenti
Il-monitoraġġ tal-kurrent tal-pakkett tal-batterija u l-vultaġġ tal-batterija jew il-modulu huwa mod biex tinkiseb protezzjoni elettrika. Is-SOA elettrika ta 'kwalunkwe ċellula tal-batterija hija ristretta mill-kurrent u l-vultaġġ. Il-Figura 1 turi SOA tipika tal-batterija tal-jone tal-litju, fejn BMS iddisinjat tajjeb jipproteġi l-pakkett tal-batterija billi jipprevjeni milli jaħdem barra mill-klassifikazzjoni tal-batterija tal-manifattur. F'ħafna każijiet, derating ulterjuri jista 'jiġi applikat fiż-żona ta' sikurezza SOA biex testendi l-ħajja tal-batterija.
Il-batteriji tal-jone tal-litju għandhom limiti ta 'kurrent ta' ċċarġjar differenti u limiti ta 'kurrent ta' skariku, u ż-żewġ modi jistgħu jimmaniġġjaw kurrenti ogħla ogħla, minkejja li l-ħin huwa qasir. Il-manifatturi tal-batteriji tipikament jispeċifikaw il-limiti massimi tal-kurrent kontinwu tal-iċċarġjar u l-ħatt, kif ukoll l-ogħla limiti tal-iċċarġjar u l-ħatt tal-vultaġġ. BMS li jipprovdi protezzjoni kurrenti definittivament se japplika kurrenti massimu kontinwu. Madankollu, bidliet f'daqqa fil-kundizzjonijiet tat-tagħbija jistgħu jitqiesu qabel dan; Per eżempju, aċċelerazzjoni f'daqqa ta 'vetturi elettriċi. BMS jista 'jgħaqqad il-monitoraġġ tal-ogħla kurrent billi jintegra l-kurrent u jiddeċiedi li jnaqqas il-kurrent disponibbli jew jinterrompi kompletament il-kurrent tal-grupp wara Δ ħin. Dan jippermetti lill-BMS li jkollu sensittività kważi istantanja għal qċaċet estremi tal-kurrent, bħal sitwazzjonijiet ta 'short circuit li ma jattiraw l-ebda attenzjoni tal-fjus residenti, iżda jistgħu wkoll jittolleraw talbiet ta' quċċata għolja sakemm ma jkunux eċċessivi għal żmien twil wisq.
Protezzjoni ta 'ġestjoni elettrika: vultaġġ
Il-Figura 2 turi li l-batteriji tal-jone tal-litju għandhom joperaw f'ċertu medda ta 'vultaġġ. Dawn il-konfini tas-SOA fl-aħħar mill-aħħar jiġu ddeterminati mill-proprjetajiet kimiċi inerenti tal-batterija tal-jone tal-litju magħżula u t-temperatura tal-batterija fi kwalunkwe ħin partikolari. Barra minn hekk, minħabba l-ammont kbir ta 'ċikliżmu kurrenti, skariku minħabba d-domanda tat-tagħbija, u l-iċċarġjar minn diversi sorsi ta' enerġija li jgħaddi minn kwalunkwe pakkett ta 'batteriji, dawn il-limitazzjonijiet tal-vultaġġ SOA ħafna drabi huma ristretti aktar biex jottimizzaw il-ħajja tal-batterija. Il-BMS irid ikun jaf x'inhuma dawn il-limitazzjonijiet u jieħu deċiżjonijiet ibbażati fuq il-prossimità ta' dawn il-limiti. Pereżempju, meta toqrob il-limitu ta 'vultaġġ għoli, BMS jista' jitlob tnaqqis gradwali fil-kurrent tal-iċċarġjar, jew jekk jintlaħaq il-limitu, jista 'jitlob terminazzjoni sħiħa tal-kurrent tal-iċċarġjar. Madankollu, din il-limitazzjoni ta 'spiss tkun akkumpanjata minn konsiderazzjonijiet ta' isteresi tal-vultaġġ inerenti addizzjonali biex jipprevjenu oxxillazzjonijiet ta 'kontroll rigward il-limitu tat-tifi. Min-naħa l-oħra, meta toqrob il-limitu ta 'vultaġġ baxx, il-BMS se jitlob tagħbijiet attivi kritiċi mhux konformi biex inaqqsu d-domanda attwali tagħhom. Fil-każ ta 'vetturi elettriċi, dan jista' jinkiseb billi jitnaqqas it-torque permissibbli disponibbli għall-mutur ta 'trazzjoni. Naturalment, il-BMS għandu jipprijoritizza s-sigurtà tas-sewwieq u jipproteġi l-pakkett tal-batterija minn ħsara permanenti.
Protezzjoni ta 'ġestjoni termali: Temperatura
Fuq il-wiċċ, il-batteriji tal-jone tal-litju għandhom firxa wiesgħa ta 'temperatura operattiva, iżda minħabba rati ta' reazzjoni kimika b'mod sinifikanti aktar bil-mod, il-kapaċità ġenerali tal-batterija tonqos f'temperaturi baxxi. F'termini ta 'kapaċità f'temperaturi baxxi, il-prestazzjoni tagħhom hija tabilħaqq ħafna aħjar minn batteriji taċ-ċomb-aċidu jew NiMh; Madankollu, il-ġestjoni tat-temperatura hija kruċjali peress li l-iċċarġjar taħt 0 grad C (32 grad F) huwa fiżikament problematiku. Waqt l-iċċarġjar ta 'l-iffriżar sub, il-fenomenu ta' l-electroplating tal-litju metalliku jista 'jseħħ fuq l-anodu. Din hija ħsara permanenti li mhux biss twassal għal tnaqqis fil-kapaċità, iżda żżid ukoll il-probabbiltà ta 'falliment tal-batterija jekk tkun soġġetta għal vibrazzjoni jew kundizzjonijiet oħra ta' stress. BMS jista 'jikkontrolla t-temperatura tal-pakkett tal-batterija permezz tat-tisħin u t-tkessiħ.
L-implimentazzjoni tal-ġestjoni termali tiddependi kompletament fuq id-daqs u l-ispiża tal-pakkett tal-batterija, l-għanijiet tal-prestazzjoni, l-istandards tad-disinn tal-BMS, u l-unitajiet tal-prodott, li jistgħu jinkludu kunsiderazzjonijiet għaż-żona ġeografika fil-mira. Irrispettivament mit-tip ta 'heater, ġeneralment ikun aktar effiċjenti li tiġi estratta l-enerġija minn sors ta' enerġija AC esterna jew minn batteriji residenti alternattivi użati biex iħaddmu l-heater meta jkun meħtieġ. Madankollu, jekk il-heater elettriku għandu konsum ta 'kurrent moderat, l-enerġija mill-pakkett tal-batterija prinċipali tista' tiġi sifonata biex issaħħan innifsu. Jekk tintuża sistema idrawlika sħuna, heater elettriku jintuża biex isaħħan il-likwidu li jkessaħ ippumpjat u mqassam mal-komponent kollu.
Bla dubju, l-inġiniera tad-disinn tal-BMS għandhom xi ħiliet fl-industrija tad-disinn biex iqattgħu l-enerġija termali f'pakketti ta 'batteriji. Pereżempju, diversi apparati elettroniċi tal-enerġija ddedikati għall-ġestjoni tal-kapaċità fi ħdan il-BMS jistgħu jinxtegħlu. Għalkemm mhux effiċjenti daqs it-tisħin dirett, xorta jista 'jintuża x'ikun. It-tkessiħ huwa partikolarment importanti biex jiġi minimizzat it-telf fil-prestazzjoni tal-pakketti tal-batteriji tal-jone tal-litju. Per eżempju, forsi batterija partikolari topera l-aħjar f'20 grad C; Jekk it-temperatura tal-ippakkjar tiżdied għal 30 grad C, l-effiċjenza tal-prestazzjoni tagħha tista 'tonqos b'20%. Jekk il-pakkett tal-batterija jiġi ċċarġjat u ċċarġjat kontinwament f'temperatura ta '45 grad C (113 grad F), it-telf tal-prestazzjoni jista' jkun għoli daqs 50%. Jekk kontinwament espost għal ambjenti msaħħna żżejjed, speċjalment waqt ċikli ta 'ċċarġjar u ħatt rapidi, il-ħajja tal-batterija tista' wkoll tixjieħ u tiddegrada qabel iż-żmien. It-tkessiħ normalment jinkiseb permezz ta 'żewġ metodi, passiv jew attiv, u ż-żewġ tekniki jistgħu jintużaw. It-tkessiħ passiv jiddependi fuq il-moviment tal-fluss tal-arja biex tkessaħ il-batterija. Fir-rigward tal-vetturi elettriċi, dan ifisser li qed isuqu biss fit-triq. Madankollu, jista 'jkun aktar kumpless milli jidher, peress li s-sensor tal-veloċità tal-arja jista' jiġi integrat flimkien biex jaġġusta b'mod strateġiku awtomatikament id-diga tal-arja tad-deflessjoni biex timmassimizza l-fluss tal-arja. L-implimentazzjoni ta 'fannijiet attivi kkontrollati b'temperatura tista' tkun ta 'għajnuna f'veloċitajiet baxxi jew meta l-vettura titwaqqaf, iżda dan kollu huwa biss biex iżomm il-pakkett tal-batterija fl-istess temperatura bħall-ambjent tal-madwar. Jekk it-temp ikun sħun, dan jista 'jżid it-temperatura inizjali tal-ippakkjar. It-tkessiħ attiv idrawliku sħun jista’ jiġi ddisinjat bħala sistema supplimentari, tipikament bl-użu ta’ ethylene glycol coolant b’proporzjon ta’ taħlit speċifikat, li jiċċirkola permezz ta’ pajpijiet/manek, manifolds ta’ distribuzzjoni, skambjaturi tas-sħana (radjaturi) u pjanċi li jkessħu kontra komponenti ta’ pakkett ta’ batteriji bl-użu ta’ elettriku. pompa. BMS jimmonitorja t-temperatura tal-pakkett kollu tal-batterija u jiftaħ u jagħlaq diversi valvi biex iżżomm it-temperatura tal-batterija kollha f'medda dejqa ta 'temperatura biex tiżgura l-aħjar prestazzjoni tal-batterija.
Ġestjoni tal-kapaċità
Il-massimizzazzjoni tal-kapaċità tal-pakkett tal-batterija tista 'titqies bħala waħda mill-aktar karatteristiċi importanti tal-prestazzjoni tal-batterija pprovduti mill-BMS. Jekk din il-manutenzjoni ma titwettaqx, il-pakkett tal-batterija jista 'eventwalment isir inutli. L-għerq tal-problema tinsab fil-fatt li l-"stivar" ta 'pakketti ta' batteriji (matriċi ta 'serje ta' batteriji) mhuwiex kompletament ugwali u essenzjalment għandu rati ta 'tnixxija jew ta' awtoskariku kemmxejn differenti. It-tnixxija mhix difett tal-manifattur, iżda pjuttost il-proprjetajiet kimiċi tal-batterija, għalkemm jista 'jkun statistikament affettwat minn bidliet minuri fil-proċess tal-manifattura. Inizjalment, il-pakketti tal-batteriji jista 'jkollhom batteriji mqabbla sew, iżda maż-żmien, ix-xebh bejn il-batteriji jonqos aktar, mhux biss minħabba l-iskarigu personali iżda wkoll influwenzat minn ċikli ta' ċarġ/skariku, żieda fit-temperatura u tixjiħ ġenerali tal-kalendarju. B'dan f'moħħu, filwaqt li nfakkar fid-diskussjoni preċedenti, il-batteriji tal-jone tal-litju jaħdmu tajjeb, iżda jistgħu jkunu pjuttost bla ħniena jekk jitħaddmu barra minn SOA stretta. Preċedentement tgħallimna dwar il-protezzjoni elettrika meħtieġa, peress li l-batteriji tal-jone tal-litju ma jistgħux jimmaniġġjaw l-iċċarġjar żejjed tajjeb. Ladarba jkunu ċċarġjati kompletament, ma jistgħux jaċċettaw aktar kurrent, kwalunkwe enerġija addizzjonali tiġi kkonvertita fis-sħana, u l-vultaġġ jista 'jogħla malajr, potenzjalment jilħaq livelli perikolużi. Din mhix kundizzjoni b'saħħitha għaċ-ċelloli, u jekk tippersisti, tista 'tikkawża ħsara permanenti u kundizzjonijiet operattivi mhux sikuri.
Il-konnessjoni tas-serje ta 'arrays tal-batteriji tiddetermina l-vultaġġ tal-pakkett tal-batterija kollu, u n-nuqqas ta' qbil bejn il-batteriji li jmissu magħhom jista 'jikkawża diffikultajiet meta tipprova tiċċarġja kwalunkwe pakkett tal-batterija. Figura 3 turi għaliex dan qed jiġri. Jekk persuna għandha sett ta 'batteriji kompletament ibbilanċjat, allura kollox huwa tajjeb minħabba li kull batterija tiċċarġja b'mod ugwali, u l-kurrent tal-iċċarġjar jista' jinqata 'meta jintlaħaq il-limitu ta' fuq tal-vultaġġ 4.0. Madankollu, f'sitwazzjoni żbilanċjata, il-batterija ta 'fuq tilħaq il-limitu tal-iċċarġjar tagħha qabel l-iskeda, u l-kurrent tal-iċċarġjar tal-fergħa jeħtieġ li jiġi tterminat qabel ma batteriji tal-qiegħ oħra jiġu ċċarġjati sal-kapaċità sħiħa.
Biex jintwera l-prinċipju ta' ħidma tiegħu, jeħtieġ li tiġi spjegata definizzjoni ewlenija. L-istat ta 'ċarġ (SOC) ta' batterija jew modulu f'ħin partikolari huwa direttament proporzjonali għall-qawwa disponibbli relattiva għall-qawwa totali meta tkun iċċarġjata kompletament. Għalhekk, batterija f'50% SOC tfisser li ġiet iċċarġjata 50%, simili għall-fattur ta 'kwalità ta' miter tal-enerġija. Il-ġestjoni tal-kapaċità tal-BMS hija li tibbilanċja l-bidliet SOC ta 'kull munzell fil-pakkett tal-batterija. Peress li SOC mhijiex kwantità li tista 'titkejjel direttament, tista' tiġi stmata permezz ta 'diversi tekniki, u l-iskema ta' bilanċ nnifisha hija ġeneralment maqsuma f'żewġ kategoriji: passiva u attiva. Hemm ħafna varjazzjonijiet ta 'temi, kull wieħed bil-vantaġġi u l-iżvantaġġi tiegħu. L-inġinier tad-disinn tal-BMS jiddeċiedi liema waħda hija l-aktar adattata għall-pakkett tal-batterija partikolari u l-applikazzjoni tiegħu. Bilanċ passiv huwa l-aktar faċli biex jinkiseb u jista 'wkoll jispjega l-kunċett ġenerali tal-bilanċ. Metodi passivi jippermettu li kull batterija fil-pakkett tal-batterija jkollha l-istess kapaċità ta 'ċċarġjar bħall-batterija l-aktar dgħajfa. Juża kurrent relattivament baxx biex jittrasferixxi ammont żgħir ta 'enerġija minn batteriji SOC għolja matul iċ-ċiklu tal-iċċarġjar, sabiex il-batteriji kollha jkunu jistgħu jiġu ċċarġjati sa SOC massimu tagħhom. Il-Figura 4 turi kif il-BMS jikseb dan. Tissorvelja kull batterija u tutilizza swiċċijiet tat-transistor u resistors ta' skarigu ta' daqs xieraq b'mod parallel ma 'kull batterija. Meta l-BMS jiskopri li batterija partikolari qed toqrob il-limitu tal-iċċarġjar tagħha, se tiggwida l-kurrent żejjed madwarha b'mod minn fuq għal isfel għall-batterija li jmiss hawn taħt.
Il-punti tat-tmiem tal-proċess tal-ibbilanċjar qabel u wara huma murija fil-Figura 5. Fil-qosor, BMS jippermetti li l-batteriji jew il-moduli fil-pakkett tal-batterija jaraw kurrenti tal-iċċarġjar li huma differenti mill-kurrent tal-pakkett tal-batterija biex jibbilanċjaw il-pakkett tal-batterija permezz ta 'wieħed minn dawn li ġejjin metodi:
It-tneħħija tal-iċċarġjar mill-batterija l-aktar iċċarġjata tipprovdi spazju għal kurrent addizzjonali għall-iċċarġjar biex jipprevjeni l-iċċarġjar żejjed u jippermetti li batteriji inqas iċċarġjati jirċievu aktar kurrent tal-iċċarġjar
Ripożizzjonament ta' ftit jew kważi kollu tal-kurrent tal-iċċarġjar madwar l-aktar batterija ċċarġjata, li tippermetti li batteriji inqas iċċarġjati jirċievu kurrent tal-iċċarġjar għal perjodu itwal ta 'żmien
Tipi ta 'sistemi ta' ġestjoni tal-batteriji
Is-sistema ta 'ġestjoni tal-batterija tista' tadotta diversi teknoloġiji minn sempliċi għal kumplessi biex tikseb l-istruzzjonijiet ewlenin tagħha ta '"tieħu ħsieb il-batterija". Madankollu, dawn is-sistemi jistgħu jiġu kklassifikati abbażi tat-topoloġija tagħhom, li hija relatata mal-installazzjoni u l-operat tagħhom fuq il-batteriji jew il-moduli tal-pakkett kollu tal-batterija.
Arkitettura ċentralizzata tal-BMS
Hemm BMS ċentrali fl-assemblaġġ tal-pakkett tal-batterija. Il-pakketti tal-batteriji kollha huma konnessi direttament mal-BMS ċentrali. L-istruttura tal-BMS ċentralizzat tidher fil-Figura 6. BMS ċentralizzat għandu xi vantaġġi. Huwa aktar kompatt u ħafna drabi l-aktar ekonomiku minħabba li hemm BMS wieħed biss. Madankollu, BMS ċentralizzat għandu wkoll żvantaġġi. Minħabba li l-batteriji kollha huma konnessi direttament mal-BMS, il-BMS jeħtieġ ħafna portijiet biex jgħaqqdu l-pakketti tal-batteriji kollha. Dan ifisser li hemm numru kbir ta 'wajers, kejbils, konnetturi, eċċ f'pakketti ta' batteriji kbar, li jagħmel is-soluzzjoni tal-problemi u l-manutenzjoni kumplessa.
Topoloġija BMS modulari
Simili għall-implimentazzjoni ċentralizzata, il-BMS hija maqsuma f'diversi moduli ripetittivi, kull wieħed b'qatta ddedikata ta 'wajers u konnessi ma' partijiet magħżula adjaċenti tal-pakkett tal-batterija. Ara l-Figura 7. F'xi każijiet, dawn is-submoduli BMS jistgħu jkunu taħt is-superviżjoni tal-modulu BMS prinċipali, li l-funzjoni tiegħu hija li jimmonitorja l-istatus tas-submoduli u jikkomunika ma 'apparat periferali. Minħabba modularizzazzjoni ripetuta, is-soluzzjoni tal-problemi u l-manutenzjoni huma aktar faċli, u huwa wkoll faċli li tespandi għal pakketti ta 'batteriji akbar. L-iżvantaġġ huwa li l-ispiża ġenerali hija kemmxejn ogħla, u jista 'jkun hemm karatteristiċi duplikati mhux użati skont l-applikazzjoni.
BMS Primarja/Sekondarja
Madankollu, kunċettwalment simili għat-topoloġija modulari, f'dan il-każ, l-apparati skjavi huma aktar limitati biex jittrasmettu biss l-informazzjoni tal-kejl, filwaqt li l-apparati prinċipali huma ddedikati għall-komputazzjoni u l-kontroll kif ukoll għall-komunikazzjoni esterna. Għalhekk, għalkemm simili għal tipi modulari, l-ispiża tista 'tkun aktar baxxa minħabba li l-funzjonalità tal-apparat ħafna drabi hija aktar sempliċi, l-overhead jista' jkun aktar baxx, u jista 'jkun hemm inqas karatteristiċi mhux użati.
Arkitettura BMS distribwita
B'differenza topoloġiji oħra, f'topoloġiji oħra, ħardwer u softwer elettroniċi huma inkapsulati f'moduli, li huma konnessi mal-batterija permezz ta 'ċineg tal-wajers. Il-BMS distribwit jintegra l-ħardwer elettroniku kollu fuq bord ta 'kontroll imqiegħed direttament fuq il-batterija jew il-modulu mmonitorjat. Dan inaqqas il-wajers estensivi ta 'ftit wajers tas-sensuri u wajers ta' komunikazzjoni bejn moduli BMS li jmissu magħhom. Għalhekk, kull BMS huwa aktar indipendenti u jimmaniġġa l-komputazzjoni u l-komunikazzjoni kif meħtieġ. Madankollu, minkejja din is-sempliċità ovvja, din il-forma integrata tagħmel is-soluzzjoni tal-problemi u l-manutenzjoni kwistjoni potenzjali peress li tinsab fil-fond fil-komponenti tal-modulu protett. L-ispiża ħafna drabi hija ogħla minħabba li hemm aktar BMS fl-istruttura kollha tal-pakkett tal-batterija.
L-Importanza tas-Sistema ta 'Ġestjoni tal-Batterija
Fil-BMS, is-sigurtà funzjonali hija l-aktar importanti. Huwa kruċjali li jiġi evitat li l-vultaġġ, il-kurrent, u t-temperatura ta 'kwalunkwe batterija jew modulu taħt superviżjoni u kontroll milli jaqbżu l-limiti speċifikati tas-SOA waqt l-operazzjonijiet ta' ċċarġjar u ħatt. Jekk il-limitu jinqabeż għal perjodu ta 'żmien, mhux biss se jiġu affettwati pakketti ta' batteriji potenzjalment għaljin, iżda jista 'jkun hemm ukoll sitwazzjonijiet ta' runaway termali perikolużi. Barra minn hekk, sabiex jiġu protetti l-batteriji tal-jone tal-litju u tiġi żgurata s-sigurtà funzjonali, huwa meħtieġ ukoll monitoraġġ strett tal-limiti ta 'limitu ta' vultaġġ aktar baxx. Jekk il-batteriji tal-jone tal-litju jinżammu f'dan l-istat ta 'vultaġġ baxx, id-dendriti tar-ram jistgħu eventwalment jikbru fuq l-anodu, li jista' jwassal għal żieda fir-rata ta 'kwittanza personali u kwistjonijiet potenzjali ta' sikurezza. L-ispiża ta 'densità għolja ta' enerġija fis-sistemi tal-enerġija tal-jone tal-litju hija li kważi m'hemm l-ebda lok għal żbalji ta 'ġestjoni tal-batterija. Grazzi għat-titjib fil-BMS u l-batteriji tal-jone tal-litju, din hija waħda mill-kimiċi tal-batteriji l-aktar ta 'suċċess u sikuri disponibbli llum.
Il-prestazzjoni tal-pakkett tal-batterija hija t-tieni l-aktar funzjoni importanti tal-BMS, li tinvolvi ġestjoni elettrika u termali. Sabiex tiġi ottimizzata l-kapaċità ġenerali tal-batterija b'mod elettriku, il-batteriji kollha fil-pakkett tal-batterija jeħtieġ li jiġu bbilanċjati, li jfisser li s-SOC tal-batteriji adjaċenti fil-komponent kollu huwa bejn wieħed u ieħor ugwali. Dan huwa importanti ħafna għaliex mhux biss jikseb l-aħjar kapaċità tal-batterija, iżda jgħin ukoll biex jipprevjeni degradazzjoni mifruxa u jnaqqas hotspots potenzjali għall-iċċarġjar eċċessiv ta 'batteriji dgħajfa. Il-batteriji tal-jone tal-litju għandhom jevitaw li jarmu taħt il-limitu ta 'vultaġġ baxx, peress li dan jista' jwassal għal effetti ta 'memorja u telf sinifikanti ta' kapaċità. Il-proċessi elettrokimiċi huma sensittivi ħafna għat-temperatura, u l-batteriji mhumiex eċċezzjoni. Meta t-temperatura ambjentali tinżel, il-kapaċità u l-enerġija disponibbli tal-batterija jonqsu b'mod sinifikanti. Għalhekk, BMS jista 'jgħaqqad ħiters onlajn esterni li jinsabu fuq sistemi ta' tkessiħ likwidu bħal pakketti ta 'batteriji ta' vetturi elettriċi, jew jixgħel pjanċi ta 'tisħin residenti installati taħt moduli ta' pakketti ta 'batteriji f'ħelikopters jew ajruplani oħra. Barra minn hekk, peress li l-iċċarġjar ta 'batteriji tal-jone tal-litju b'temperatura baxxa ma jwassalx għall-prestazzjoni tal-ħajja tal-batterija, huwa importanti li l-ewwel tiżdied bis-sħiħ it-temperatura tal-batterija. Il-biċċa l-kbira tal-batteriji tal-jone tal-litju ma jistgħux jiġu ċċarġjati malajr taħt il-5 gradi C u m'għandhom jiġu ċċarġjati xejn taħt 0 grad C. Sabiex tinkiseb l-aħjar prestazzjoni waqt l-użu operattiv tipiku, il-ġestjoni termali BMS tipikament tiżgura li l-batterija topera fi ħdan żona operattiva dejqa Goldilocks (eż. 30-35 grad Ċ). Dan jista 'jipproteġi l-prestazzjoni, jestendi l-ħajja, u jikkultiva pakketti ta' batteriji b'saħħithom u affidabbli.
Il-benefiċċji tas-sistema ta 'ġestjoni tal-batterija
Sistema sħiħa tal-ħażna tal-enerġija tal-batterija, magħrufa komunement bħala BESS, tista 'tiġi mmuntata strateġikament minn għexieren, mijiet, jew saħansitra eluf ta' batteriji tal-jone tal-litju, skont l-applikazzjoni. Il-vultaġġ nominali ta 'dawn is-sistemi jista' jkun inqas minn 100V, iżda jista 'jilħaq sa 800V, b'firxa ta' kurrent tal-provvista tal-enerġija tal-pakkett tal-batterija sa 300A jew akbar. Kwalunkwe ġestjoni ħażina ta 'pakketti ta' batteriji ta 'vultaġġ għoli tista' twassal għal diżastri katastrofiċi li jipperikolaw il-ħajjiet. Għalhekk, il-BMS huwa kruċjali biex jiġi żgurat tħaddim sikur. Il-benefiċċji tal-BMS jistgħu jinġabru fil-qosor kif ġej.
Sigurtà funzjonali.Huwa ovvju li għal pakketti ta 'batteriji tal-jone tal-litju ta' daqs kbir, dan huwa partikolarment kawt u meħtieġ. Iżda kif inhu magħruf, anke formati iżgħar użati fil-laptops jistgħu jieħdu n-nar u jikkawżaw ħsara sinifikanti. Is-sigurtà personali ta 'l-utenti ta' prodotti li fihom sistemi ta 'enerġija tal-jone tal-litju tħalli ftit spazju għal żbalji ta' ġestjoni tal-batteriji.
It-tul tal-ħajja u l-affidabbiltà.Ġestjoni tal-protezzjoni tal-pakkett tal-batteriji, elettrika u termali, li tiżgura li l-batteriji kollha jintużaw fi ħdan ir-rekwiżiti dikjarati tas-SOA. Din is-superviżjoni sottili tiżgura l-użu sikur u ċ-ċikli tal-iċċarġjar u l-ħatt veloċi tal-batterija, u inevitabbilment tiġġenera sistema stabbli li tista 'tipprovdi snin ta' servizz affidabbli.
Prestazzjoni u ambitu.Ġestjoni tal-kapaċità tal-pakkett tal-batteriji BMS, li juża l-ibbilanċjar bejn il-batteriji biex jibbilanċja s-SOC ta 'batteriji adjaċenti fuq il-komponenti tal-pakkett tal-batterija, li jippermetti l-aħjar kapaċità tal-batterija. Mingħajr din il-funzjoni tal-BMS biex tikkunsidra bidliet fl-awto-skarigu, iċ-ċikli ta 'ċarġ/skariku, l-effetti tat-temperatura, u t-tixjiħ ġenerali, il-pakkett tal-batterija jista' fl-aħħar mill-aħħar isir inutli.
Dijanjosi, ġbir ta 'dejta, u komunikazzjoni esterna.Il-kompitu ta 'superviżjoni jinkludi monitoraġġ kontinwu taċ-ċelloli tal-batteriji kollha, fejn ir-reġistrazzjoni tad-dejta nnifisha tista' tintuża għad-dijanjosi, iżda hija tipikament użata għal kompiti ta 'komputazzjoni biex ibassar is-SOC tal-batteriji kollha fil-komponent. Din l-informazzjoni tintuża għall-algoritmi tal-ibbilanċjar, iżda tista 'tiġi kondiviża ma' apparati u wirjiet esterni biex tindika l-enerġija residenti disponibbli, tistma l-firxa mistennija jew il-firxa/tul tal-ħajja bbażata fuq l-użu attwali, u tipprovdi l-istatus tas-saħħa tal-pakkett tal-batterija.
Naqqas l-ispejjeż u l-garanzija.L-introduzzjoni tal-BMS fil-BESS iżżid l-ispejjeż, u l-pakkett tal-batterija huwa għali u potenzjalment perikoluż. Aktar ma tkun kumplessa s-sistema, iktar ikunu għolja r-rekwiżiti tas-sigurtà, u għalhekk jeħtieġu aktar sorveljanza tal-BMS. Madankollu, il-protezzjoni u l-manutenzjoni preventiva tal-BMS f'termini ta 'sikurezza funzjonali, ħajja u affidabilità, prestazzjoni u ambitu, dijanjosi, eċċ jiżguraw li se tnaqqas l-ispejjeż ġenerali, inklużi l-ispejjeż relatati mal-garanzija.
Konklużjoni
Is-simulazzjoni hija alleata siewja fid-disinn tal-BMS, speċjalment meta tiġi applikata biex tesplora u ssolvi l-isfidi tad-disinn fl-iżvilupp tal-ħardwer, il-prototipi, u l-ittestjar. B'mudell preċiż tal-batterija tal-jone tal-litju, il-mudell ta 'simulazzjoni tal-arkitettura BMS huwa rikonoxxut bħala speċifikazzjoni eżekutibbli għal prototipi virtwali. Barra minn hekk, is-simulazzjoni tippermetti investigazzjoni mingħajr tbatija ta 'varjanti ta' funzjonijiet ta 'monitoraġġ tal-BMS għal xenarji differenti ta' tħaddim ta 'batteriji u ambjentali. Kwistjonijiet ta' implimentazzjoni jistgħu jiġu identifikati u investigati minn kmieni, li jippermettu l-validazzjoni tal-prestazzjoni u t-titjib tas-sikurezza funzjonali qabel l-implimentazzjoni fuq prototipi ta' hardware attwali. Dan inaqqas il-ħin tal-iżvilupp u jgħin biex jiżgura li l-ewwel prototip tal-ħardwer ikun robust. Barra minn hekk, meta jsiru f'applikazzjonijiet ta 'sistema inkorporata, ħafna testijiet ta' awtentikazzjoni jistgħu jsiru fuq BMS u pakketti ta 'batteriji, inklużi l-agħar xenarji.