X'inhi Sistema ta 'Ġestjoni tal-Batterija?

Definizzjoni

Is-sistema ta 'ġestjoni tal-batterija (BMS) hija teknoloġija ddedikata għas-sorveljanza ta' pakkett ta 'batteriji, li huwa assemblaġġ ta' ċelloli tal-batterija, organizzati elettrikament f'konfigurazzjoni ta 'filliera x kolonna matriċi biex tippermetti l-kunsinna ta' firxa mmirata ta 'vultaġġ u kurrent għal tul ta' żmien kontra xenarji ta' tagħbija mistennija.Is-sorveljanza li tipprovdi BMS normalment tinkludi:

• Monitoraġġ tal-batterija
• Jipprovdu protezzjoni tal-batterija
• Stima tal-istat operattiv tal-batterija
• Kontinwament ottimizzat il-prestazzjoni tal-batterija
• Ir-rappurtar tal-istatus operattiv lil apparati esterni

Hawnhekk, it-terminu "batterija" jimplika l-pakkett kollu;madankollu, il-funzjonijiet ta 'monitoraġġ u kontroll huma applikati speċifikament għal ċelloli individwali, jew gruppi ta' ċelloli msejħa moduli fl-assemblaġġ ġenerali tal-pakkett tal-batterija.Iċ-ċelloli rikarikabbli tal-jone tal-litju għandhom l-ogħla densità ta 'enerġija u huma l-għażla standard għal pakketti ta' batteriji għal ħafna prodotti tal-konsumatur, minn laptops għal vetturi elettriċi.Filwaqt li jaħdmu tajjeb, jistgħu jkunu pjuttost bla maħfer jekk jitħaddmu barra żona operattiva sigura ġeneralment stretta (SOA), b'riżultati li jvarjaw minn kompromess tal-prestazzjoni tal-batterija għal konsegwenzi perikolużi għal kollox.Il-BMS ċertament għandu deskrizzjoni tax-xogħol ta 'sfida, u l-kumplessità ġenerali u s-superviżjoni tagħha jistgħu jkopru ħafna dixxiplini bħall-elettriku, diġitali, ta' kontroll, termali u idrawliċi.

Kif Jaħdmu s-Sistemi ta' Ġestjoni tal-Batterija?

Is-sistemi ta 'ġestjoni tal-batterija m'għandhomx sett ta' kriterji fiss jew uniku li jridu jiġu adottati.L-ambitu tad-disinn tat-teknoloġija u l-karatteristiċi implimentati ġeneralment jikkorrelataw ma':

• L-ispejjeż, il-kumplessità u d-daqs tal-pakkett tal-batterija
• Applikazzjoni tal-batterija u kwalunkwe tħassib dwar is-sigurtà, it-tul tal-ħajja u l-garanzija
• Rekwiżiti ta’ ċertifikazzjoni minn diversi regolamenti tal-gvern fejn l-ispejjeż u l-penali huma importanti ħafna jekk ikun hemm fis-seħħ miżuri ta’ sikurezza funzjonali inadegwati

Hemm ħafna karatteristiċi tad-disinn tal-BMS, bil-ġestjoni tal-protezzjoni tal-pakkett tal-batteriji u l-ġestjoni tal-kapaċità huma żewġ karatteristiċi essenzjali.Aħna ser niddiskutu kif dawn iż-żewġ karatteristiċi jaħdmu hawn.Il-ġestjoni tal-protezzjoni tal-pakkett tal-batterija għandha żewġ areni ewlenin: protezzjoni elettrika, li timplika li ma titħalliex li l-batterija tiġi mħassra permezz tal-użu barra s-SOA tagħha, u protezzjoni termali, li tinvolvi kontroll passiv u/jew attiv tat-temperatura biex jinżamm jew iġib il-pakkett fis-SOA tiegħu.

Protezzjoni ta 'Ġestjoni Elettrika: Kurrent

Il-monitoraġġ tal-kurrent tal-pakkett tal-batterija u l-vultaġġi taċ-ċelluli jew tal-modulu huwa t-triq għall-protezzjoni elettrika.Is-SOA elettrika ta 'kwalunkwe ċellula tal-batterija hija marbuta bil-kurrent u l-vultaġġ.Il-Figura 1 turi SOA taċ-ċellula tal-jone tal-litju tipiku, u BMS iddisinjat tajjeb jipproteġi l-pakkett billi jipprevjeni l-operat barra mill-klassifikazzjonijiet taċ-ċelluli tal-manifattur.F'ħafna każijiet, aktar derating jista 'jiġi applikat biex jirrisjedi fiż-żona sigura tas-SOA fl-interess li tiġi promossa aktar ħajja tal-batterija.

Iċ-ċelloli tal-jone tal-litju għandhom limiti ta 'kurrent differenti għall-iċċarġjar milli għall-ħatt, u ż-żewġ modi jistgħu jimmaniġġjaw kurrenti ogħla ogħla, għalkemm għal perjodi ta' żmien qosra.Il-manifatturi taċ-ċelluli tal-batterija ġeneralment jispeċifikaw limiti ta 'kurrent massimi ta' ċċarġjar u skariku kontinwu, flimkien ma 'limiti tal-ogħla ċċarġjar u skariku tal-kurrent.BMS li jipprovdi protezzjoni kurrenti ċertament se japplika kurrent massimu kontinwu.Madankollu, dan jista' jiġi preċedut biex jagħti kont ta' bidla f'daqqa fil-kundizzjonijiet tat-tagħbija;pereżempju, aċċelerazzjoni f'daqqa ta' vettura elettrika.BMS jista' jinkorpora monitoraġġ tal-ogħla kurrent billi jintegra l-kurrent u wara l-ħin delta, jiddeċiedi li jew inaqqas il-kurrent disponibbli jew li jinterrompi għal kollox il-kurrent tal-pakkett.Dan jippermetti lill-BMS li jippossjedi sensittività kważi istantanja għal qċaċet estremi ta 'kurrent, bħal kundizzjoni ta' ċirkwit qasir li ma ġibdet l-attenzjoni ta 'xi fjusis residenti, iżda wkoll tkun taħfer għal talbiet ta' quċċata għolja, sakemm ma jkunux eċċessivi għal wisq twil.

Protezzjoni ta 'Ġestjoni Elettrika: Vultaġġ

Il-Figura 2 turi li ċellula tal-jone tal-litju trid topera f'ċertu medda ta 'vultaġġ.Dawn il-konfini tas-SOA fl-aħħar mill-aħħar jiġu ddeterminati mill-kimika intrinsika taċ-ċellula tal-jone tal-litju magħżula u t-temperatura taċ-ċelloli fi kwalunkwe ħin partikolari.Barra minn hekk, peress li kwalunkwe pakkett ta 'batteriji jesperjenza ammont sinifikanti ta' ċikliżmu kurrenti, ħatt minħabba talbiet ta 'tagħbija u ċċarġjar minn varjetà ta' sorsi ta 'enerġija, dawn il-limiti ta' vultaġġ SOA huma ġeneralment kostretti aktar biex jottimizzaw il-ħajja tal-batterija.Il-BMS għandu jkun jaf x'inhuma dawn il-limiti u se jikkmanda deċiżjonijiet ibbażati fuq il-prossimità għal dawn il-limiti.Pereżempju, meta toqrob lejn il-limitu ta 'vultaġġ għoli, BMS jista' jitlob tnaqqis gradwali tal-kurrent tal-iċċarġjar, jew jista 'jitlob li l-kurrent tal-iċċarġjar jiġi tterminat għal kollox jekk jintlaħaq il-limitu.Madankollu, dan il-limitu normalment ikun akkumpanjat minn kunsiderazzjonijiet addizzjonali ta 'istereżi ta' vultaġġ intrinsiku biex jipprevjenu l-kontroll ta 'chatter dwar il-limitu ta' għeluq.Min-naħa l-oħra, meta toqrob lejn il-limitu ta 'vultaġġ baxx, BMS se jitlob li tagħbijiet attivi ewlenin li jofendu jnaqqsu t-talbiet attwali tagħhom.Fil-każ ta' vettura elettrika, dan jista' jsir billi jitnaqqas it-torque permess disponibbli għall-mutur ta' trazzjoni.Naturalment, il-BMS għandu jagħmel il-kunsiderazzjonijiet tas-sigurtà għas-sewwieq l-ogħla prijorità filwaqt li jipproteġi l-pakkett tal-batterija biex jipprevjeni ħsara permanenti.

Protezzjoni ta 'Ġestjoni Termali: Temperatura

Fil-valur nominali, jista 'jidher li ċ-ċelloli tal-jone tal-litju għandhom firxa ta' tħaddim ta 'temperatura wiesgħa, iżda l-kapaċità ġenerali tal-batterija tonqos f'temperaturi baxxi minħabba li r-rati ta' reazzjoni kimika jonqsu b'mod notevoli.Fir-rigward tal-kapaċità f'temperaturi baxxi, jaħdmu ħafna aħjar minn batteriji taċ-ċomb-aċidu jew NiMh;madankollu, il-ġestjoni tat-temperatura hija essenzjali b'mod prudenti peress li l-iċċarġjar taħt 0 °C (32 °F) huwa fiżikament problematiku.Il-fenomenu tal-kisi tal-litju metalliku jista 'jseħħ fuq l-anodu waqt l-iċċarġjar tas-sub-iffriżar.Din hija ħsara permanenti u mhux biss tirriżulta f'kapaċità mnaqqsa, iżda ċ-ċelloli huma aktar vulnerabbli għall-falliment jekk ikunu soġġetti għal vibrazzjoni jew kundizzjonijiet stressanti oħra.BMS jista 'jikkontrolla t-temperatura tal-pakkett tal-batterija permezz tat-tisħin u t-tkessiħ.

Il-ġestjoni termali realizzata hija dipendenti għal kollox fuq id-daqs u l-ispiża tal-pakkett tal-batterija u l-għanijiet tal-prestazzjoni, il-kriterji tad-disinn tal-BMS, u l-unità tal-prodott, li jistgħu jinkludu konsiderazzjoni tar-reġjun ġeografiku mmirat (eż. Alaska versus Hawaii).Irrispettivament mit-tip tal-heater, huwa ġeneralment aktar effettiv li tiġbed l-enerġija minn sors estern ta 'enerġija AC, jew batterija residenti alternattiva maħsuba biex topera l-heater meta jkun meħtieġ.Madankollu, jekk il-heater elettriku għandu ġibda ta 'kurrent modesta, l-enerġija mill-pakkett tal-batterija primarja tista' tiġi sifonata biex issaħħan innifsu.Jekk tiġi implimentata sistema idrawlika termali, allura jintuża heater elettriku biex isaħħan il-likwidu li jkessaħ li jiġi ppumpjat u mqassam fl-assemblaġġ tal-pakkett kollu.

L-inġiniera tad-disinn tal-BMS bla dubju għandhom tricks tal-kummerċ tad-disinn tagħhom biex iqattgħu l-enerġija tas-sħana fil-pakkett.Pereżempju, diversi elettroniċi tal-enerġija ġewwa l-BMS iddedikati għall-ġestjoni tal-kapaċità jistgħu jinxtegħlu.Filwaqt li mhux effiċjenti daqs it-tisħin dirett, jista 'jkun ingranat irrispettivament.It-tkessiħ huwa partikolarment vitali biex jimminimizza t-telf fil-prestazzjoni ta 'pakkett ta' batterija tal-jone tal-litju.Pereżempju, forsi batterija partikolari topera bl-aħjar mod f'20 ° C;jekk it-temperatura tal-pakkett tiżdied għal 30 ° C, l-effiċjenza tal-prestazzjoni tagħha tista 'titnaqqas sa 20%.Jekk il-pakkett huwa kontinwament iċċarġjat u ċċarġjat mill-ġdid f'45 ° C (113 ° F), it-telf tal-prestazzjoni jista 'jogħla għal 50%.Il-ħajja tal-batterija tista 'tbati wkoll minn tixjiħ u degradazzjoni prematura jekk kontinwament tkun esposta għal ġenerazzjoni ta' sħana eċċessiva, partikolarment waqt iċ-ċikli ta 'ċċarġjar u ħatt veloċi.It-tkessiħ normalment jinkiseb b'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.Fil-każ ta’ vettura elettrika, dan jimplika li sempliċement miexja fit-triq.Madankollu, jista 'jkun aktar sofistikat milli jidher, peress li s-sensuri tal-veloċità tal-arja jistgħu jiġu integrati biex jaġġustaw awtomatikament id-digi tal-arja deflettivi b'mod strateġiku biex jimmassimizzaw il-fluss tal-arja.L-implimentazzjoni ta 'fann ikkontrollat ​​b'temperatura attiva tista' tgħin f'veloċitajiet baxxi jew meta l-vettura tkun waqfet, iżda dan kollu jista 'jagħmel huwa sempliċement li l-pakkett ikun ugwalizzat mat-temperatura ambjentali tal-madwar.F'każ ta' ġurnata sħuna, dan jista' jżid it-temperatura inizjali tal-pakkett.It-tkessiħ attiv termali idrawliku jista 'jiġi ddisinjat bħala sistema komplementari, u tipikament juża likwidu li jkessaħ ethylene-glycol bi proporzjon ta' taħlita speċifikat, iċċirkolat permezz ta 'pompa mmexxija minn mutur elettriku permezz ta' pajpijiet/manek, manifolds ta 'distribuzzjoni, skambjatur tas-sħana cross-flow (radjatur) , u tkessiħ pjanċa residenti kontra l-assemblaġġ tal-pakkett tal-batterija.BMS jimmonitorja t-temperaturi madwar il-pakkett, u jiftaħ u jagħlaq diversi valvi biex iżżomm it-temperatura tal-batterija ġenerali f'firxa ta 'temperatura dejqa biex tiżgura l-aħjar prestazzjoni tal-batterija.

Ġestjoni tal-Kapaċità

Il-massimizzazzjoni tal-kapaċità tal-pakkett tal-batterija hija bla dubju waħda mill-aktar karatteristiċi vitali tal-prestazzjoni tal-batterija li tipprovdi BMS.Jekk din il-manutenzjoni ma titwettaqx, pakkett ta 'batteriji jista' eventwalment jagħmel lilu nnifsu inutli.L-għerq tal-kwistjoni hija li pakkett ta 'batteriji "munzell" (serje ta' ċelloli) mhuwiex perfettament ugwali u intrinsikament għandu rati ta 'tnixxija jew awto-kwittanza kemmxejn differenti.It-tnixxija mhix difett tal-manifattur iżda karatteristika tal-kimika tal-batterija, għalkemm tista 'tiġi affettwata statistikament minn varjazzjonijiet minuti fil-proċess tal-manifattura.Inizjalment pakkett ta 'batteriji jista' jkollu ċelluli imqabbla sew, iżda maż-żmien, ix-xebh bejn iċ-ċellula tiddegrada aktar, mhux biss minħabba l-awto-kwittanza, iżda wkoll impatt minn ċikliżmu ta 'ċarġ/skariku, temperatura elevata u tixjiħ ġenerali tal-kalendarju.B'dan mifhum, ftakar qabel id-diskussjoni li ċ-ċelloli tal-jone tal-litju jaħdmu tajjeb, iżda jistgħu jkunu pjuttost bla maħfra jekk jitħaddmu barra SOA stretta.Tgħallimna qabel dwar il-protezzjoni elettrika meħtieġa minħabba li ċ-ċelloli tal-jone tal-litju ma jittrattawx tajjeb il-iċċarġjar żejjed.Ladarba jkunu ċċarġjati kompletament, ma jistgħux jaċċettaw aktar kurrent, u kwalunkwe enerġija addizzjonali mbuttata fiha tiġi trasmutata fis-sħana, bil-vultaġġ potenzjalment jogħla malajr, possibbilment għal livelli perikolużi.Mhijiex sitwazzjoni b'saħħitha għaċ-ċellula u tista 'tikkawża ħsara permanenti u kundizzjonijiet operattivi mhux sikuri jekk tkompli.

L-array taċ-ċelluli tas-serje tal-pakkett tal-batterija huwa dak li jiddetermina l-vultaġġ ġenerali tal-pakkett, u n-nuqqas ta 'qbil bejn iċ-ċelloli ħdejn xulxin joħloq dilemma meta tipprova tiċċarġja kwalunkwe munzell.Il-Figura 3 turi għaliex dan huwa hekk.Jekk wieħed ikollu sett ta 'ċelluli bilanċjat perfettament, kollox huwa tajjeb peress li kull wieħed se jiċċarġja b'mod ugwali, u l-kurrent tal-iċċarġjar jista' jinqata 'meta jintlaħaq il-limitu ta' qtugħ tal-vultaġġ ta 'fuq 4.0.Madankollu, fix-xenarju żbilanċjat, iċ-ċellula ta 'fuq tilħaq il-limitu ta' ċċarġjar tagħha kmieni, u l-kurrent tal-iċċarġjar jeħtieġ li jintemm għar-riġel qabel ma ċelloli sottostanti oħra jkunu ġew iċċarġjati għall-kapaċità sħiħa.

Il-BMS huwa dak li jidħol u jiffranka l-ġurnata, jew il-pakkett tal-batterija f'dan il-każ.Biex turi kif jaħdem dan, jeħtieġ li tiġi spjegata definizzjoni ewlenija.L-istat ta 'ċarġ (SOC) ta' ċellula jew modulu f'ħin partikolari huwa proporzjonali għall-ħlas disponibbli relattiv għall-iċċarġjar totali meta jkun iċċarġjat kompletament.Għalhekk, batterija li tirrisjedi f'50% SOC timplika li hija ċċarġjata 50%, li hija simili għal figura ta 'mertu ta' gauge tal-fjuwil.Il-ġestjoni tal-kapaċità tal-BMS hija kollha dwar l-ibbilanċjar tal-varjazzjoni tas-SOC f'kull munzell fl-assemblaġġ tal-pakkett.Peress li s-SOC mhijiex kwantità li tista' titkejjel direttament, tista' tiġi stmata b'diversi tekniki, u l-iskema ta' bilanċ innifsu ġeneralment taqa 'f'żewġ kategoriji ewlenin, passivi u attivi.Hemm ħafna varjazzjonijiet ta 'temi, u kull tip għandu vantaġġi u liżvantaġġi.Huwa f'idejn l-inġinier tad-disinn tal-BMS li jiddeċiedi liema huwa l-aħjar għall-pakkett tal-batterija partikolari u l-applikazzjoni tiegħu.L-ibbilanċjar passiv huwa l-aktar faċli biex jiġi implimentat, kif ukoll biex jispjega l-kunċett ġenerali tal-ibbilanċjar.Il-metodu passiv jippermetti li kull ċellula fil-munzell ikollha l-istess kapaċità ċċarġjata bħall-iktar ċellula dgħajfa.Bl-użu ta 'kurrent relattivament baxx, huwa shuttles ammont żgħir ta' enerġija minn ċelloli SOC għolja matul iċ-ċiklu tal-iċċarġjar sabiex iċ-ċelloli kollha jiċċarġjaw għall-SOC massimu tagħhom.Il-Figura 4 turi kif dan jitwettaq mill-BMS.Tissorvelja kull ċellula u tisfrutta swiċċ ta 'transistor u resistor ta' kwittanza ta 'daqs xieraq b'mod parallel ma' kull ċellula.Meta l-BMS iħoss li ċellula partikolari qed toqrob il-limitu ta 'ċarġ tagħha, se tidderieġi l-kurrent żejjed madwarha lejn iċ-ċellula li jmiss hawn taħt b'mod minn fuq għal isfel.

Il-punti finali tal-proċess tal-ibbilanċjar, qabel u wara, huma murija fil-Figura 5. Fil-qosor, BMS jibbilanċja munzell ta 'batteriji billi jippermetti li ċellola jew modulu fi munzell jara kurrent ta' ċċarġjar differenti mill-kurrent tal-pakkett f'wieħed mill-modi li ġejjin:

• Tneħħija ta 'ċarġ miċ-ċelloli l-aktar iċċarġjati, li tagħti spazju għal kurrent ta' ċċarġjar addizzjonali biex jipprevjeni ċċarġjar żejjed, u tippermetti liċ-ċelloli l-inqas iċċarġjati jirċievu aktar kurrent ta 'ċċarġjar
• Direzzjoni mill-ġdid ta' ftit jew kważi l-kurrent kollu tal-iċċarġjar madwar iċ-ċelloli l-aktar iċċarġjati, biex b'hekk iċ-ċelloli l-inqas iċċarġjati jirċievu l-kurrent tal-iċċarġjar għal tul ta' żmien itwal

Tipi ta 'Sistemi ta' Ġestjoni tal-Batterija

Is-sistemi ta’ ġestjoni tal-batterija jvarjaw minn sempliċi għal kumplessi u jistgħu jħaddnu firxa wiesgħa ta’ teknoloġiji differenti biex jiksbu d-direttiva ewlenija tagħhom biex “jieħdu ħsieb il-batterija”.Madankollu, dawn is-sistemi jistgħu jiġu kategorizzati abbażi tat-topoloġija tagħhom, li tirrigwarda kif huma installati u joperaw fuq iċ-ċelloli jew il-moduli madwar il-pakkett tal-batteriji.

Arkitettura BMS ċentralizzata

Għandu BMS ċentrali wieħed fl-assemblaġġ tal-pakkett tal-batterija.Il-pakketti kollha tal-batteriji huma konnessi mal-BMS ċentrali direttament.L-istruttura ta 'BMS ċentralizzat hija murija fil-Figura 6. Il-BMS ċentralizzat għandu xi vantaġġi.Huwa aktar kompatt, u għandu tendenza li jkun l-aktar ekonomiku peress li hemm BMS wieħed biss.Madankollu, hemm żvantaġġi ta 'BMS ċentralizzat.Peress li l-batteriji kollha huma konnessi mal-BMS direttament, il-BMS teħtieġ ħafna portijiet biex tikkonnettja mal-pakketti kollha tal-batteriji.Dan jittraduċi għal lottijiet ta 'wajers, kejbils, konnetturi, eċċ f'pakketti ta' batteriji kbar, li jikkomplika kemm is-soluzzjoni tal-problemi kif ukoll il-manutenzjoni.

Topoloġija BMS Modulari

Simili għal implimentazzjoni ċentralizzata, il-BMS huwa maqsum f'diversi moduli duplikati, kull wieħed b'qatta ddedikata ta 'wajers u konnessjonijiet għal porzjon assenjat adjaċenti ta' munzell ta 'batteriji.Ara l-Figura 7. F'xi każijiet, dawn is-submoduli BMS jistgħu jgħixu taħt sorveljanza primarja tal-modulu BMS li l-funzjoni tiegħu hija li jimmonitorja l-istatus tas-submoduli u jikkomunika ma 'tagħmir periferali.Grazzi għall-modularità duplikata, is-soluzzjoni tal-problemi u l-manutenzjoni hija aktar faċli, u l-estensjoni għal pakketti ta 'batteriji akbar hija sempliċi.L-iżvantaġġ huwa li l-ispejjeż ġenerali huma kemmxejn ogħla, u jista 'jkun hemm funzjonalità mhux użata duplikata skont l-applikazzjoni.

BMS Primarju/Subordinat

Kunċettwalment simili għat-topoloġija modulari, madankollu, f'dan il-każ, l-iskjavi huma aktar ristretti għal sempliċiment iwasslu l-informazzjoni tal-kejl, u l-kaptan huwa ddedikat għall-komputazzjoni u l-kontroll, kif ukoll għall-komunikazzjoni esterna.Għalhekk, filwaqt li bħat-tipi modulari, l-ispejjeż jistgħu jkunu aktar baxxi peress li l-funzjonalità tal-iskjavi għandha tendenza li tkun aktar sempliċi, b'inqas spejjeż ġenerali u inqas karatteristiċi mhux użati.

Arkitettura BMS distribwita

Konsiderevolment differenti mit-topoloġiji l-oħra, fejn il-ħardwer u s-softwer elettroniċi huma inkapsulati f'moduli li jgħaqqdu maċ-ċelloli permezz ta 'qatet ta' wajers imwaħħla.BMS distribwit jinkorpora l-ħardwer elettroniku kollu fuq bord ta 'kontroll imqiegħed direttament fuq iċ-ċellula jew il-modulu li qed jiġi mmonitorjat.Dan itaffi l-biċċa l-kbira tal-kejbils għal ftit wajers tas-sensuri u wajers ta 'komunikazzjoni bejn moduli BMS li jmissu magħhom.Konsegwentement, kull BMS huwa aktar awtonomu, u jimmaniġġja l-komputazzjonijiet u l-komunikazzjonijiet kif meħtieġ.Madankollu, minkejja din is-sempliċità apparenti, din il-forma integrata tagħmel is-soluzzjoni tal-problemi u l-manutenzjoni potenzjalment problematiċi, peress li tgħix fil-fond ġewwa assemblaġġ tal-modulu tal-ilqugħ.L-ispejjeż ukoll għandhom tendenza li jkunu ogħla peress li hemm aktar BMSs fl-istruttura ġenerali tal-pakkett tal-batteriji.

L-Importanza tas-Sistemi ta 'Ġestjoni tal-Batterija

Is-sikurezza funzjonali hija tal-ogħla importanza f'BMS.Huwa kritiku waqt l-operazzjoni tal-iċċarġjar u l-ħatt, li jiġi evitat li l-vultaġġ, il-kurrent u t-temperatura ta 'kwalunkwe ċellula jew modulu taħt kontroll superviżorju jaqbżu l-limiti definiti tas-SOA.Jekk il-limiti jinqabżu għal tul ta 'żmien, mhux biss huwa kompromess pakkett ta' batteriji potenzjalment għali, iżda jistgħu jirriżultaw kundizzjonijiet ta 'runaway termali perikolużi.Barra minn hekk, limiti ta 'limitu ta' vultaġġ aktar baxx huma wkoll immonitorjati b'mod rigoruż għall-protezzjoni taċ-ċelloli tal-jone tal-litju u s-sigurtà funzjonali.Jekk il-batterija tal-jone tal-Liju tibqa 'f'dan l-istat ta' vultaġġ baxx, id-dendriti tar-ram jistgħu eventwalment jikbru fuq l-anodu, li jista 'jirriżulta f'rati ta' awto-skariku elevati u jqajmu tħassib possibbli dwar is-sigurtà.Id-densità għolja ta 'enerġija tas-sistemi li jaħdmu bil-jone tal-litju tiġi bi prezz li jħalli ftit spazju għal żball ta' ġestjoni tal-batterija.Grazzi għall-BMSs, u t-titjib 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 l-ogħla karatteristika importanti li jmiss ta 'BMS, u dan jinvolvi ġestjoni elettrika u termali.Biex tiġi ottimizzata elettrikament il-kapaċità ġenerali tal-batterija, iċ-ċelloli kollha fil-pakkett huma meħtieġa li jkunu bilanċjati, li jimplika li s-SOC taċ-ċelloli adjaċenti matul l-assemblaġġ huma bejn wieħed u ieħor ekwivalenti.Dan huwa eċċezzjonalment importanti għaliex mhux biss tista 'tiġi realizzata l-aħjar kapaċità tal-batterija, iżda jgħin biex jipprevjeni d-degradazzjoni ġenerali u jnaqqas hotspots potenzjali mill-iċċarġjar eċċessiv ta' ċelloli dgħajfa.Il-batteriji tal-jone tal-litju għandhom jevitaw skarigu taħt il-limiti ta 'vultaġġ baxx, peress li dan jista' jirriżulta f'effetti ta 'memorja u telf sinifikanti ta' kapaċità.Il-proċessi elettrokimiċi huma suxxettibbli ħafna għat-temperatura, u l-batteriji mhumiex eċċezzjoni.Meta t-temperatura ambjentali tinżel, il-kapaċità u l-enerġija tal-batterija disponibbli jinżlu b'mod sinifikanti.Konsegwentement, BMS jista' jingaġġa heater in-line estern li jirrisjedi fuq, ngħidu aħna, is-sistema tat-tkessiħ tal-likwidu ta' pakkett ta' batterija ta' vettura elettrika, jew pjanċi tal-heater residenti li jixgħel li huma installati taħt moduli ta' pakkett inkorporat f'ħelikopter jew ieħor. ajruplani.Barra minn hekk, peress li l-iċċarġjar ta 'ċelluli tal-jone tal-litju frigid huwa ta' detriment għall-prestazzjoni tal-ħajja tal-batterija, huwa importanti li l-ewwel tgħolli t-temperatura tal-batterija biżżejjed.Il-biċċa l-kbira taċ-ċelloli tal-jone tal-litju ma jistgħux jiġu ċċarġjati malajr meta jkunu inqas minn 5 ° C u m'għandhomx jiġu ċċarġjati xejn meta jkunu taħt iż-0 ° C.Għall-aħjar prestazzjoni waqt użu operattiv tipiku, il-ġestjoni termali tal-BMS spiss tiżgura li batterija topera f'reġjun dejjaq ta' operazzjoni Goldilocks (eż. 30 – 35 °C).Dan jissalvagwardja l-prestazzjoni, jippromwovi ħajja itwal, u jrawwem pakkett ta 'batteriji b'saħħtu u affidabbli.

Il-Benefiċċji tas-Sistemi ta 'Ġestjoni tal-Batterija

Sistema sħiħa tal-ħażna tal-enerġija tal-batterija, spiss imsejħa BESS, tista 'tkun magħmula minn għexieren, mijiet, jew saħansitra eluf ta' ċelloli tal-jone tal-litju ppakkjati strateġikament flimkien, skont l-applikazzjoni.Dawn is-sistemi jista 'jkollhom klassifikazzjoni tal-vultaġġ ta' inqas minn 100V, iżda jista 'jkun għoli daqs 800V, b'kurrenti ta' provvista ta 'pakketti li jvarjaw sa 300A jew aktar.Kwalunkwe ġestjoni ħażina ta 'pakkett ta' vultaġġ għoli tista 'tikkawża diżastru katastrofiku ta' theddida għall-ħajja.Konsegwentement, għalhekk il-BMSs huma assolutament kritiċi biex jiżguraw tħaddim sikur.Il-benefiċċji tal-BMSs jistgħu jinġabru fil-qosor kif ġej.

• Sigurtà Funzjonali.Idejn 'l isfel, għal pakketti ta' batteriji tal-jone tal-litju ta 'format kbir, dan huwa partikolarment prudenti u essenzjali.Iżda anke formati iżgħar użati, ngħidu aħna, laptops, ġew magħrufa li jaqbdu n-nar u jikkawżaw ħsara enormi.Is-sikurezza personali ta 'utenti ta' prodotti li jinkorporaw sistemi li jaħdmu bil-jone tal-litju tħalli ftit spazju għal żball ta 'ġestjoni tal-batterija.
• It-tul tal-ħajja u l-affidabbiltà.Il-ġestjoni tal-protezzjoni tal-pakkett tal-batterija, elettrika u termali, tiżgura li ċ-ċelloli kollha jintużaw kollha fi ħdan ir-rekwiżiti ddikjarati tas-SOA.Din is-sorveljanza delikata tiżgura li ċ-ċelloli jittieħdu kontra l-użu aggressiv u ċ-ċikliżmu ta 'ċċarġjar u ħatt mgħaġġel, u inevitabbilment tirriżulta f'sistema stabbli li potenzjalment tipprovdi ħafna snin ta' servizz affidabbli.
• Prestazzjoni u Medda.Il-ġestjoni tal-kapaċità tal-pakkett tal-batteriji BMS, fejn l-ibbilanċjar minn ċellula għal ċellula huwa impjegat biex jiġi ugwalizzat is-SOC ta 'ċelloli adjaċenti madwar l-assemblaġġ tal-pakkett, jippermetti li tiġi realizzata l-aħjar kapaċità tal-batterija.Mingħajr din il-karatteristika tal-BMS biex tagħti kont tal-varjazzjonijiet fl-awto-skarigu, iċ-ċikliżmu ta 'ċarġ/skariku, l-effetti tat-temperatura, u t-tixjiħ ġenerali, pakkett ta' batteriji jista 'eventwalment jagħmel lilu nnifsu inutli.
• Dijanjostika, Ġbir tad-Data, u Komunikazzjoni Esterna.Il-kompiti ta 'sorveljanza jinkludu monitoraġġ kontinwu taċ-ċelloli kollha tal-batteriji, fejn l-illoggjar tad-dejta jista' jintuża waħdu għad-dijanjostika, iżda ħafna drabi huwa maħsub għall-kompitu għall-komputazzjoni biex jiġi stmat is-SOC taċ-ċelloli kollha fl-assemblaġġ.Din l-informazzjoni hija ingranata għall-algoritmi tal-ibbilanċjar, iżda kollettivament tista 'tiġi trasmessa lil apparati u wirjiet esterni biex tindika l-enerġija residenti disponibbli, tistma l-firxa mistennija jew il-medda / ħajja bbażata fuq l-użu attwali, u tipprovdi l-istat tas-saħħa tal-pakkett tal-batterija.
• Spejjeż u Tnaqqis tal-Garanzija.L-introduzzjoni ta 'BMS f'BESS iżżid l-ispejjeż, u l-pakketti ta' batteriji huma għaljin u potenzjalment perikolużi.Aktar ma tkun ikkumplikata s-sistema, iktar ikunu għolja r-rekwiżiti tas-sikurezza, u dan jirriżulta fil-ħtieġa għal aktar preżenza ta 'sorveljanza tal-BMS.Iżda l-protezzjoni u l-manutenzjoni preventiva ta 'BMS rigward is-sigurtà funzjonali, it-tul tal-ħajja u l-affidabbiltà, il-prestazzjoni u l-firxa, id-dijanjostika, eċċ. jiggarantixxu li se jnaqqsu l-ispejjeż ġenerali, inklużi dawk relatati mal-garanzija.

Sistemi ta' Ġestjoni tal-Batterija u Synopsys

Is-simulazzjoni hija alleata siewja għad-disinn tal-BMS, partikolarment meta tiġi applikata għall-esplorazzjoni u l-indirizzar tal-isfidi tad-disinn fl-iżvilupp tal-ħardwer, il-prototipi, u l-ittestjar.B'mudell preċiż taċ-ċelluli tal-jone tal-litju fil-logħob, il-mudell ta 'simulazzjoni tal-arkitettura BMS huwa l-ispeċifikazzjoni eżekutibbli rikonoxxuta bħala l-prototip virtwali.Barra minn hekk, is-simulazzjoni tippermetti investigazzjoni mingħajr tbatija ta 'varjanti ta' funzjonijiet ta 'sorveljanza BMS kontra batteriji differenti u xenarji ta' tħaddim ambjentali.Kwistjonijiet ta 'implimentazzjoni jistgħu jiġu skoperti u investigati kmieni ħafna, li jippermetti li titjib fil-prestazzjoni u fis-sikurezza funzjonali jiġi vverifikat qabel l-implimentazzjoni fuq il-prototip tal-hardware reali.Dan inaqqas il-ħin tal-iżvilupp u jgħin biex jiġi żgurat li l-ewwel prototip tal-ħardwer ikun robust.Barra minn hekk, ħafna testijiet ta 'awtentikazzjoni, inklużi l-agħar xenarji, jistgħu jsiru tal-BMS u l-pakkett tal-batteriji meta jiġu eżerċitati f'applikazzjonijiet ta' sistema inkorporata fiżikament realistiċi.

Sinossi SaberRDjoffri libreriji estensivi ta 'mudelli elettriċi, diġitali, ta' kontroll u idrawliċi termali biex jagħtu s-setgħa lill-inġiniera interessati fid-disinn u l-iżvilupp tal-BMS u l-pakketti tal-batteriji.Għodod huma disponibbli biex jiġġeneraw mudelli malajr minn specs bażiċi ta 'datasheet u kurvi ta' kejl għal ħafna apparati elettroniċi u tipi differenti ta 'kimika tal-batteriji.Analiżi ta' l-istatistika, ta' l-istress u tal-ħsarat jippermettu verifika fuq l-ispettru tar-reġjun operattiv, inklużi ż-żoni tal-konfini, biex tiġi żgurata l-affidabbiltà ġenerali tal-BMS.Barra minn hekk, ħafna eżempji ta' disinn huma offruti biex jippermettu lill-utenti jibdew proġett u malajr jilħqu t-tweġibiet meħtieġa mis-simulazzjoni.