Mikä on akunhallintajärjestelmä?

Määritelmä

Battery Management System (BMS) on teknologia, joka on omistettu valvomaan akkupakkausta, joka on akkukennojen kokoonpano, joka on sähköisesti järjestetty rivi x sarake matriisikonfiguraatioon mahdollistamaan kohdistetun jännitteen ja virran toimituksen tietyn ajan vastaan. odotetun kuormituksen skenaariot.BMS:n tarjoama valvonta sisältää yleensä:

• Akun valvonta
• Tarjoaa akun suojan
• Akun toimintatilan arviointi
• Akun suorituskyvyn jatkuva optimointi
• Toimintatilan raportointi ulkoisille laitteille

Tässä termi "akku" tarkoittaa koko pakkausta;valvonta- ja ohjaustoimintoja sovelletaan kuitenkin erityisesti yksittäisiin kennoihin tai kennoryhmiin, joita kutsutaan moduuleiksi koko akkukokoonpanossa.Ladattavilla litiumionikennoilla on suurin energiatiheys, ja ne ovat vakiovalinta monien kuluttajatuotteiden akkuihin kannettavista tietokoneista sähköajoneuvoihin.Vaikka ne toimivat erinomaisesti, ne voivat olla melko anteeksiantamattomia, jos niitä käytetään yleisesti tiukan turvallisen käyttöalueen (SOA) ulkopuolella, ja seuraukset vaihtelevat akun suorituskyvyn heikkenemisestä suoraan vaarallisiin seurauksiin.BMS:llä on varmasti haastava työnkuva, ja sen yleinen monimutkaisuus ja valvonnan ulottuvuus voivat kattaa monia tieteenaloja, kuten sähkö-, digitaali-, ohjaus-, lämpö- ja hydrauliikka.

Kuinka akunhallintajärjestelmät toimivat?

Akunhallintajärjestelmillä ei ole kiinteitä tai ainutlaatuisia kriteerejä, jotka on otettava käyttöön.Teknologian suunnittelun laajuus ja toteutetut ominaisuudet korreloivat yleensä:

• Akun kustannukset, monimutkaisuus ja koko
• Akun käyttö ja kaikki turvallisuus-, käyttöikä- ja takuukysymykset
• Sertifiointivaatimukset useista valtion asetuksista, joissa kustannukset ja sakot ovat ensiarvoisen tärkeitä, jos riittämättömät toiminnalliset turvallisuustoimenpiteet ovat käytössä

BMS-suunnittelussa on monia ominaisuuksia, ja akun suojauksen hallinta ja kapasiteetin hallinta ovat kaksi olennaista ominaisuutta.Keskustelemme täällä näiden kahden ominaisuuden toiminnasta.Akun suojauksen hallinnassa on kaksi keskeistä areenaa: sähkösuojaus, joka tarkoittaa, että akkua ei saa vaurioittaa SOA:n ulkopuolella käytettäessä, ja lämpösuojaus, joka sisältää passiivisen ja/tai aktiivisen lämpötilan säädön akun ylläpitämiseksi tai tuomiseksi SOA:han.

Sähkönhallinnan suojaus: Virta

Akun virran ja kennojen tai moduulien jännitteiden valvonta on tie sähkösuojaukseen.Minkä tahansa akkukennon sähköinen SOA on sidottu virralle ja jännitteelle.Kuva 1 esittää tyypillistä litiumionikenno-SOA:ta, ja hyvin suunniteltu BMS suojaa pakkausta estämällä toiminnan valmistajan kennoluokitusten ulkopuolella.Monissa tapauksissa lisäkuormitusta voidaan soveltaa SOA-turvavyöhykkeellä olemiseen akun käyttöiän pidentämiseksi.

Litiumionikennoilla on erilaiset virtarajat lataamiselle kuin purkamiselle, ja molemmat tilat voivat käsitellä suurempia huippuvirtoja, vaikkakin lyhyitä ajanjaksoja.Akkukennojen valmistajat määrittävät yleensä jatkuvan lataus- ja purkausvirran enimmäisrajat sekä lataus- ja purkausvirran huippurajat.Virrasta suojaava BMS käyttää varmasti suurinta jatkuvaa virtaa.Tätä voidaan kuitenkin edeltää kuormitusolosuhteiden äkillisen muutoksen huomioon ottamiseksi;esimerkiksi sähköauton äkillinen kiihtyvyys.BMS voi sisältää huippuvirran valvonnan integroimalla virran ja delta-ajan jälkeen, päättäen joko vähentää käytettävissä olevaa virtaa tai katkaista pakettivirran kokonaan.Tämä mahdollistaa sen, että BMS:llä on lähes välitön herkkyys äärimmäisille virtahuippuille, kuten oikosulkutilanteelle, joka ei ole kiinnittänyt minkään paikallisen sulakkeen huomion, mutta antaa myös anteeksi korkeille huippuvaatimuksille, kunhan ne eivät ole liian suuria. pitkä.

Sähkönhallinnan suojaus: Jännite

Kuvassa 2 näkyy, että litiumionikennon on toimittava tietyllä jännitealueella.Nämä SOA-rajat määräytyvät viime kädessä valitun litiumionikennon sisäisen kemian ja kennojen kulloisenkin lämpötilan perusteella.Lisäksi, koska missä tahansa akussa esiintyy huomattavaa virrankiertoa, purkautuminen kuormitustarpeiden vuoksi ja lataus useista energialähteistä, näitä SOA-jänniterajoja rajoitetaan yleensä edelleen akun käyttöiän optimoimiseksi.BMS:n on tiedettävä, mitkä nämä rajat ovat, ja hän tekee päätökset näiden kynnysarvojen läheisyyden perusteella.Esimerkiksi korkean jänniterajan lähestyessä BMS voi pyytää latausvirran asteittaista pienentämistä tai pyytää latausvirran katkaisemista kokonaan, jos raja saavutetaan.Tähän rajaan liittyy kuitenkin tavallisesti ylimääräisiä sisäisiä jännitteen hystereesinäkökohtia, jotta estetään sammutuskynnysarvoa koskeva ohjausääni.Toisaalta, kun lähestyy pienjänniterajaa, BMS pyytää, että tärkeimmät aktiiviset loukkaavat kuormat vähentävät niiden nykyistä vaatimuksia.Sähköajoneuvon tapauksessa tämä voidaan tehdä vähentämällä ajomoottorin sallittua vääntömomenttia.Tietenkin BMS:n on asetettava kuljettajan turvallisuusnäkökohdat etusijalle ja samalla suojeltava akkua pysyvien vaurioiden estämiseksi.

Lämmönhallinnan suojaus: Lämpötila

Nimellisarvossa saattaa vaikuttaa siltä, ​​että litiumionikennoilla on laaja lämpötila-alue, mutta akun kokonaiskapasiteetti heikkenee alhaisissa lämpötiloissa, koska kemialliset reaktionopeudet hidastuvat huomattavasti.Mitä tulee kykyyn matalissa lämpötiloissa, ne toimivat paljon paremmin kuin lyijyhappo- tai NiMh-akut;lämpötilan hallinta on kuitenkin varovaisen välttämätöntä, koska lataaminen alle 0 °C:ssa (32 °F) on fyysisesti ongelmallista.Metallilitiumin pinnoitusilmiö voi tapahtua anodissa alijäämäisen latauksen aikana.Tämä on pysyvä vaurio, joka ei johda vain kapasiteetin vähenemiseen, vaan solut ovat alttiimpia vaurioille, jos ne altistetaan tärinälle tai muille stressaaville olosuhteille.BMS voi ohjata akun lämpötilaa lämmityksen ja jäähdytyksen avulla.

Toteutettu lämmönhallinta riippuu täysin akun koosta ja hinnasta sekä suorituskykytavoitteista, BMS:n ja tuoteyksikön suunnittelukriteereistä, joihin voi sisältyä myös kohdemaantieteellisen alueen huomioon ottaminen (esim. Alaska vs. Havaiji).Lämmittimen tyypistä riippumatta on yleensä tehokkaampaa ottaa energiaa ulkoisesta vaihtovirtalähteestä tai vaihtoehtoisesta akusta, joka on tarkoitettu käyttämään lämmitintä tarvittaessa.Kuitenkin, jos sähkölämmittimen virrankulutus on vaatimaton, energiaa ensisijaisesta akusta voidaan ohjata lämmittämään itsensä.Jos käytetään lämpöhydraulijärjestelmää, sähkölämmitintä käytetään lämmittämään jäähdytysnestettä, joka pumpataan ja jaetaan koko pakkauskokoonpanoon.

BMS-suunnittelijoilla on epäilemättä suunnittelualan temppuja lämpöenergian valuttamiseksi pakkaukseen.Esimerkiksi erilaisia ​​tehoelektroniikkaa BMS:n sisällä, jotka on tarkoitettu kapasiteetin hallintaan, voidaan kytkeä päälle.Vaikka se ei ole yhtä tehokas kuin suoralämmitys, sitä voidaan hyödyntää riippumatta.Jäähdytys on erityisen tärkeää litiumioniakun suorituskyvyn heikkenemisen minimoimiseksi.Esimerkiksi, ehkä tietty akku toimii optimaalisesti 20 °C:ssa;jos pakkauksen lämpötila nousee 30°C:een, sen suorituskykytehokkuus voi laskea jopa 20 %.Jos akkua ladataan jatkuvasti 45 °C:ssa (113 °F), suorituskykyhäviö voi nousta jopa 50 prosenttiin.Akun käyttöikä voi myös kärsiä ennenaikaisesta vanhenemisesta ja heikkenemisestä, jos se on jatkuvasti alttiina liialliselle lämmönmuodostukselle, erityisesti nopeiden lataus- ja purkujaksojen aikana.Jäähdytys saavutetaan yleensä kahdella menetelmällä, passiivisella tai aktiivisella, ja molempia tekniikoita voidaan käyttää.Passiivinen jäähdytys perustuu ilmavirran liikkeelle akun jäähdyttämiseksi.Sähköauton tapauksessa tämä tarkoittaa, että se yksinkertaisesti liikkuu tiellä.Se voi kuitenkin olla kehittyneempää kuin miltä näyttää, koska ilmannopeusanturit voitaisiin integroida säätämään strategisesti automaattisesti taipuvia ilmapatoja ilmavirran maksimoimiseksi.Aktiivisen lämpötilasäädetyn tuulettimen käyttöönotto voi auttaa alhaisilla nopeuksilla tai ajoneuvon pysähtyessä, mutta tämä voi vain tasata pakkauksen ympäröivään lämpötilaan.Paahtavan kuumana päivänä tämä voi nostaa pakkauksen alkulämpötilaa.Lämpöhydraulinen aktiivinen jäähdytys voidaan suunnitella täydentäväksi järjestelmäksi, ja siinä käytetään tyypillisesti etyleeniglykoli-jäähdytysnestettä tietyllä seossuhteella, jota kierrätetään sähkömoottorikäyttöisen pumpun kautta putkien/letkujen, jakeluputkistojen, poikkivirtauslämmönvaihtimen (patterin) läpi. , ja jäähdytyslevy akkuyksikköä vasten.BMS tarkkailee lämpötiloja koko pakkauksessa ja avaa ja sulkee erilaisia ​​venttiilejä pitääkseen koko akun lämpötilan kapealla lämpötila-alueella akun optimaalisen suorituskyvyn varmistamiseksi.

Kapasiteetin hallinta

Akun kapasiteetin maksimointi on kiistatta yksi tärkeimmistä BMS:n tarjoamista akun suorituskykyominaisuuksista.Jos tätä huoltoa ei suoriteta, akku voi lopulta tulla hyödyttömäksi.Ongelman syy on se, että akun "pino" (kennosarja) ei ole täysin samanlainen ja sillä on luonnostaan ​​hieman erilainen vuoto- tai itsepurkautumisnopeus.Vuoto ei ole valmistajan vika, vaan akun kemiallinen ominaisuus, vaikkakin pienet valmistusprosessin vaihtelut voivat tilastollisesti vaikuttaa siihen.Aluksi akussa voi olla hyvin yhteensopivia kennoja, mutta ajan myötä kennojen välinen samankaltaisuus heikkenee entisestään, ei pelkästään itsestään purkautumisen vuoksi, vaan myös lataus-/purkausjaksojen, kohonneen lämpötilan ja yleisen kalenterin ikääntymisen vuoksi.Kun tämä on ymmärretty, muistaa aiemmin keskustelu, jonka mukaan litiumionikennot toimivat erinomaisesti, mutta voivat olla melko anteeksiantamattomia, jos niitä käytetään tiukan SOA:n ulkopuolella.Opimme aiemmin tarvittavasta sähkösuojauksesta, koska litiumionikennot eivät kestä hyvin ylilatausta.Kun ne on ladattu täyteen, ne eivät voi ottaa vastaan ​​enempää virtaa, ja kaikki siihen työnnetty lisäenergia muuttuu lämmössä, jolloin jännite saattaa nousta nopeasti, mahdollisesti vaaralliselle tasolle.Tilanne ei ole terve solulle ja voi jatkuessaan aiheuttaa pysyviä vaurioita ja vaarallisia käyttöolosuhteita.

Akkusarjan kennoryhmä määrittää akun kokonaisjännitteen, ja vierekkäisten kennojen välinen epäsuhta aiheuttaa dilemman yritettäessä ladata mitä tahansa pinoa.Kuva 3 näyttää miksi näin on.Jos kennosarja on täysin tasapainossa, kaikki on hyvin, koska jokainen latautuu samalla tavalla ja latausvirta voidaan katkaista, kun ylempi 4,0 jännitteen katkaisukynnys saavutetaan.Epätasapainoisessa skenaariossa yläkenno saavuttaa kuitenkin latausrajansa aikaisin, ja latausvirta on katkaistava haaralle ennen kuin muut alla olevat kennot on ladattu täyteen kapasiteettiin.

BMS toimii ja säästää päivän tai tässä tapauksessa akun.Sen osoittamiseksi, kuinka tämä toimii, on selitettävä keskeinen määritelmä.Kennon tai moduulin varaustila (SOC) tietyllä hetkellä on verrannollinen käytettävissä olevaan varaukseen suhteessa kokonaislataukseen, kun se on ladattu täyteen.Siten akku, jonka SOC-taso on 50 %, tarkoittaa, että se on 50 % ladattu, mikä vastaa polttoainemittarin ansiolukua.BMS-kapasiteetin hallinnassa on kyse SOC:n vaihtelun tasapainottamisesta jokaisessa pakkauskokoonpanon pinossa.Koska SOC ei ole suoraan mitattavissa oleva suure, se voidaan arvioida useilla eri tekniikoilla, ja itse tasapainotusjärjestelmä jakautuu yleensä kahteen pääluokkaan, passiiviseen ja aktiiviseen.Teemoja on monia muunnelmia, ja jokaisella tyypillä on hyvät ja huonot puolensa.BMS-suunnittelijan tehtävänä on päättää, mikä on optimaalinen kyseiselle akulle ja sen sovellukselle.Passiivinen tasapainotus on helpoin toteuttaa, ja se selittää myös yleisen tasapainotuskonseptin.Passiivinen menetelmä mahdollistaa sen, että jokaisella pinon solulla on sama varauskapasiteetti kuin heikoimmalla solulla.Suhteellisen alhaisella virralla se siirtää pienen määrän energiaa korkeista SOC-kennoista latausjakson aikana, jotta kaikki kennot latautuvat maksimi-SOC:iin.Kuva 4 havainnollistaa, kuinka tämä saadaan aikaan BMS:llä.Se valvoo jokaista kennoa ja hyödyntää transistorikytkintä ja sopivan kokoista purkausvastusta rinnakkain jokaisen solun kanssa.Kun BMS havaitsee tietyn solun lähestyvän latausrajaansa, se ohjaa ylimääräisen virran sen ympärillä seuraavaan alla olevaan soluun ylhäältä alas -tavalla.

Tasapainotusprosessin päätepisteet ennen ja jälkeen on esitetty kuvassa 5. Yhteenvetona voidaan todeta, että BMS tasapainottaa akkupinon sallimalla pinossa olevan kennon tai moduulin nähdä eri latausvirran kuin pakkausvirta jollakin seuraavista tavoista:

• Varauksen poistaminen eniten ladatuista kennoista, mikä antaa tilaa lisälatausvirralle ylilatauksen estämiseksi ja antaa vähemmän varautuneille kennille enemmän latausvirtaa
• Osa tai lähes kaikki latausvirrat ohjataan eniten varautuneiden kennojen ympäri, jolloin vähemmän varautuneet kennot voivat vastaanottaa latausvirtaa pidemmän aikaa

Akunhallintajärjestelmien tyypit

Akunhallintajärjestelmät vaihtelevat yksinkertaisista monimutkaisiin, ja ne voivat sisältää laajan valikoiman erilaisia ​​tekniikoita saavuttaakseen ensisijaisen ohjeensa "akun hoitamisesta".Nämä järjestelmät voidaan kuitenkin luokitella niiden topologian perusteella, joka liittyy siihen, miten ne on asennettu ja miten ne toimivat akun kennoissa tai moduuleissa.

Keskitetty BMS-arkkitehtuuri

Siinä on yksi keskeinen BMS akkuyksikössä.Kaikki akkupaketit on kytketty suoraan keskusjärjestelmään.Keskitetyn BMS:n rakenne on esitetty kuvassa 6. Keskitetyllä BMS:llä on joitain etuja.Se on kompaktimpi, ja se on yleensä taloudellisin, koska siinä on vain yksi BMS.Keskitetyllä BMS:llä on kuitenkin haittoja.Koska kaikki akut on kytketty suoraan BMS:ään, BMS tarvitsee paljon portteja yhdistääkseen kaikki akkupaketit.Tämä tarkoittaa, että suurissa akuissa on paljon johtoja, kaapeleita, liittimiä jne., mikä vaikeuttaa sekä vianmääritystä että huoltoa.

Modulaarinen BMS-topologia

Keskitetyn toteutuksen tapaan BMS on jaettu useisiin päällekkäisiin moduuleihin, joista jokaisessa on oma johtonippu ja liitännät viereiseen määrättyyn akkupinon osaan.Katso kuva 7. Joissakin tapauksissa nämä BMS-alimoduulit voivat olla ensisijaisen BMS-moduulin valvonnassa, jonka tehtävänä on valvoa alimoduulien tilaa ja kommunikoida oheislaitteiden kanssa.Kaksinkertaisen modulaarisuuden ansiosta vianetsintä ja huolto on helpompaa, ja laajennus suurempiin akkuihin on yksinkertaista.Haittapuolena on, että kokonaiskustannukset ovat hieman korkeammat, ja käyttämättömiä toimintoja saattaa olla päällekkäisiä sovelluksesta riippuen.

Ensisijainen/alainen BMS

Käsitteellisesti samanlainen kuin modulaarinen topologia, mutta tässä tapauksessa orjat rajoittuvat enemmän vain mittaustietojen välittämiseen, ja isäntä on omistettu laskennalle ja ohjaukselle sekä ulkoiselle kommunikaatiolle.Joten vaikka modulaaristen tyyppien tapaan, kustannukset voivat olla alhaisemmat, koska orjien toiminnallisuus on yleensä yksinkertaisempi ja todennäköisesti vähemmän yleiskustannuksia ja vähemmän käyttämättömiä ominaisuuksia.

Hajautettu BMS-arkkitehtuuri

Poikkeaa huomattavasti muista topologioista, joissa elektroniset laitteistot ja ohjelmistot on kapseloitu moduuleihin, jotka ovat yhteydessä soluihin liitettyjen johdotusnippujen kautta.Hajautettu BMS sisältää kaikki elektroniset laitteet ohjauskortilla, joka on sijoitettu suoraan valvottavaan soluun tai moduuliin.Tämä helpottaa useiden anturijohtimien ja viereisten BMS-moduulien välisten viestintäjohtojen kaapelointia.Näin ollen jokainen BMS on itsenäisempi ja käsittelee laskelmia ja tiedonsiirtoa tarpeen mukaan.Tästä näennäisestä yksinkertaisuudesta huolimatta tämä integroitu muoto tekee vianmäärityksestä ja ylläpidosta mahdollisesti ongelmallisia, koska se sijaitsee syvällä suojamoduulikokoonpanon sisällä.Kustannukset ovat myös yleensä korkeammat, koska akkupaketin kokonaisrakenteessa on enemmän BMS-järjestelmiä.

Akunhallintajärjestelmien merkitys

Toiminnallinen turvallisuus on tärkeintä BMS:ssä.Latauksen ja purkamisen aikana on tärkeää estää minkä tahansa valvonnan alaisen solun tai moduulin jännite, virta ja lämpötila ylittämästä määritettyjä SOA-rajoja.Jos rajat ylittyvät pitkäksi aikaa, potentiaalisesti kallis akku ei vaarannu, vaan seurauksena voi olla vaarallisia lämpötiloja.Lisäksi alempia jännitekynnyksiä valvotaan tarkasti litiumionikennojen suojauksen ja toimintaturvallisuuden vuoksi.Jos Li-ion-akku pysyy tässä matalajännitetilassa, kuparidendriitit voivat lopulta kasvaa anodille, mikä voi johtaa kohonneisiin itsepurkautumisnopeuksiin ja aiheuttaa mahdollisia turvallisuusongelmia.Litiumionikäyttöisten järjestelmien korkea energiatiheys on hinta, joka jättää vain vähän tilaa akun hallintavirheille.BMS-järjestelmien ja litiumioniparannusten ansiosta tämä on yksi menestyneimmistä ja turvallisimmista saatavilla olevista akkukemioista.

Akun suorituskyky on BMS:n toiseksi tärkein tärkeä ominaisuus, ja tähän sisältyy sähkö- ja lämmönhallinta.Akun kokonaiskapasiteetin sähköiseksi optimoimiseksi kaikkien pakkauksessa olevien kennojen on oltava tasapainossa, mikä tarkoittaa, että vierekkäisten kennojen SOC koko kokoonpanossa on suunnilleen sama.Tämä on poikkeuksellisen tärkeää, koska optimaalisen akun kapasiteetin saavuttamisen lisäksi se auttaa ehkäisemään yleistä heikkenemistä ja vähentämään heikkojen kennojen ylilataamisen aiheuttamia mahdollisia hotspotteja.Litium-ioni-akkujen tulee välttää purkautumista alijänniterajojen alapuolella, koska tämä voi johtaa muistin vaikutuksiin ja merkittävään kapasiteetin menetykseen.Sähkökemialliset prosessit ovat erittäin herkkiä lämpötilalle, eivätkä akut ole poikkeus.Kun ympäristön lämpötila laskee, akun kapasiteetti ja käytettävissä oleva energia heikkenevät merkittävästi.Näin ollen BMS voi kytkeä päälle ulkoisen linjalämmittimen, joka sijaitsee esimerkiksi sähköajoneuvon akun nestejäähdytysjärjestelmässä, tai päällekytkettävät kiinteät lämmityslevyt, jotka on asennettu helikopteriin tai johonkin muuhun pakettiin sisältyvän paketin moduulien alle. ilma-alus.Lisäksi, koska kylmän litiumionikennojen lataaminen heikentää akun käyttöikää, on tärkeää ensin nostaa akun lämpötilaa riittävästi.Useimpia litiumionikennoja ei voi ladata pikalatauksella, kun niiden lämpötila on alle 5 °C, eikä niitä pidä ladata ollenkaan, kun niiden lämpötila on alle 0 °C.Optimaalisen suorituskyvyn saavuttamiseksi tyypillisessä käyttökäytössä BMS-lämmönhallinta varmistaa usein, että akku toimii kapealla Goldilocks-toiminta-alueella (esim. 30–35 °C).Tämä varmistaa suorituskyvyn, pidentää käyttöikää ja edistää tervettä ja luotettavaa akkua.

Akunhallintajärjestelmien edut

Kokonainen akkuenergian varastointijärjestelmä, jota usein kutsutaan nimellä BESS, voi koostua kymmenistä, sadoista tai jopa tuhansista litiumionikennoista, jotka on strategisesti pakattu yhteen sovelluksesta riippuen.Näiden järjestelmien nimellisjännite voi olla alle 100 V, mutta ne voivat olla jopa 800 V, ja pakettien syöttövirrat voivat olla jopa 300 A tai enemmän.Mikä tahansa korkeajännitepakkauksen huono hallinta voi laukaista hengenvaarallisen, katastrofaalisen katastrofin.Tästä syystä BMS:t ovat ehdottoman tärkeitä turvallisen toiminnan varmistamiseksi.BMS-järjestelmien edut voidaan tiivistää seuraavasti.

• Toiminnallinen turvallisuus.Kädet alas, suurikokoisille litiumioniakuille tämä on erityisen varovaista ja välttämätöntä.Mutta jopa pienempien tiedostomuotojen, joita käytetään esimerkiksi kannettavissa tietokoneissa, tiedetään syttyvän tuleen ja aiheuttavan valtavia vahinkoja.Litiumionikäyttöisiä järjestelmiä sisältävien tuotteiden käyttäjien henkilökohtainen turvallisuus jättää vain vähän tilaa akun hallintavirheille.
• Elinikä ja luotettavuus.Akun suojauksen hallinta, sähköinen ja lämpö, ​​varmistaa, että kaikkia kennoja käytetään ilmoitettujen SOA-vaatimusten mukaisesti.Tämä herkkä valvonta varmistaa, että kennoista huolehditaan aggressiivista käyttöä ja nopeaa lataus- ja purkukiertoa vastaan, ja tuloksena on väistämättä vakaa järjestelmä, joka voi tarjota monen vuoden luotettavan palvelun.
• Suorituskyky ja kantama.BMS-akun kapasiteetin hallinta, jossa solujen välistä tasapainotusta käytetään vierekkäisten kennojen SOC:n tasaamiseen akkukokoonpanossa, mahdollistaa optimaalisen akkukapasiteetin saavuttamisen.Ilman tätä BMS-ominaisuutta, joka ottaa huomioon vaihtelut itsepurkautumisessa, lataus-/purkausjaksoissa, lämpötilavaikutuksissa ja yleisessä ikääntymisessä, akku voi lopulta tehdä itsestään hyödyttömän.
• Diagnostiikka, tiedonkeruu ja ulkoinen viestintä.Valvontatehtäviin kuuluu kaikkien akkukennojen jatkuva seuranta, jossa tiedonkeruuta voidaan käyttää yksinään diagnostiikkaan, mutta se on usein tarkoitettu laskentatehtävään kokoonpanon kaikkien kennojen SOC:n arvioimiseksi.Näitä tietoja hyödynnetään tasapainotusalgoritmeissa, mutta ne voidaan yhdessä välittää ulkoisille laitteille ja näytöille osoittamaan käytettävissä olevaa energiaa, arvioimaan odotettua kantamaa tai kantamaa/käyttöikää nykyisen käytön perusteella ja ilmoittamaan akun kunnon.
• Kustannusten ja takuun alennus.BMS:n käyttöönotto BESSissä lisää kustannuksia, ja akut ovat kalliita ja mahdollisesti vaarallisia.Mitä monimutkaisempi järjestelmä, sitä korkeammat turvallisuusvaatimukset johtavat siihen, että BMS-valvontaa tarvitaan enemmän.Mutta BMS:n suojaus ja ennaltaehkäisevä huolto toiminnallisen turvallisuuden, käyttöiän ja luotettavuuden, suorituskyvyn ja toiminta-alueen, diagnostiikan jne. osalta takaa, että se alentaa kokonaiskustannuksia, mukaan lukien takuuseen liittyvät kustannukset.

Akunhallintajärjestelmät ja tiivistelmät

Simulaatio on arvokas liittolainen BMS-suunnittelussa, etenkin kun sitä käytetään laitteistokehityksen, prototyyppien ja testauksen suunnitteluhaasteiden tutkimiseen ja ratkaisemiseen.Tarkan litiumionikennomallin ollessa pelissä BMS-arkkitehtuurin simulaatiomalli on suoritettava spesifikaatio, joka tunnistetaan virtuaaliseksi prototyypiksi.Lisäksi simulointi mahdollistaa kivuttomasti BMS-valvontatoimintojen varianttien tutkimisen eri akku- ja ympäristökäyttöskenaarioissa.Toteutusongelmat voidaan havaita ja tutkia hyvin varhaisessa vaiheessa, mikä mahdollistaa suorituskyvyn ja toiminnallisen turvallisuuden parannusten tarkistamisen ennen käyttöönottoa todellisessa laitteiston prototyypissä.Tämä vähentää kehitysaikaa ja auttaa varmistamaan, että ensimmäinen laitteistoprototyyppi on kestävä.Lisäksi BMS:lle ja akulle voidaan suorittaa monia todennustestejä, mukaan lukien pahimman mahdollisen skenaariot, kun niitä käytetään fyysisesti realistisissa sulautetuissa järjestelmäsovelluksissa.

Synopsys SaberRDtarjoaa laajat sähkö-, digitaali-, ohjaus- ja lämpöhydraulisten mallikirjastojen valtuudet BMS- ja akkupakkausten suunnittelusta ja kehittämisestä kiinnostuneille insinööreille.Saatavilla on työkaluja, joilla voidaan nopeasti luoda malleja perustietosivujen spesifikaatioista ja mittauskäyristä monille elektronisille laitteille ja eri akkukemian tyypeille.Tilastolliset, jännitys- ja vika-analyysit mahdollistavat todentamisen toiminta-alueen eri spektreillä, mukaan lukien raja-alueet, BMS:n yleisen luotettavuuden varmistamiseksi.Lisäksi tarjotaan monia suunnitteluesimerkkejä, joiden avulla käyttäjät voivat käynnistää projektin nopeasti ja saavuttaa nopeasti tarvittavat vastaukset simulaatiosta.