8 Principiul de funcționare al BMS
1. Colectarea datelor
BMS colectează date de stare în timp real ale celulelor bateriei prin senzori încorporați, cum ar fi senzori de tensiune, senzori de curent și senzori de temperatură. Senzorii monitorizează tensiunea, curentul și temperatura fiecărei celule de baterie pentru a se asigura că se află într-un interval de siguranță.
2. Estimarea de stat
SOC (State of Charge): BMS utilizează anumiți algoritmi (cum ar fi numărarea Coulomb, tensiunea în circuit deschis sau algoritmul de fuziune etc.) pentru a estima starea de încărcare a bateriei și pentru a determina capacitatea curentă rămasă a bateriei.
SOH (Starea de sănătate): Analizați datele de performanță ale bateriei (cum ar fi capacitatea, rezistența internă etc.), evaluați starea de sănătate a bateriei și determinați dacă are nevoie de întreținere sau înlocuire.
3. Managementul încărcării și descărcării
Controlul încărcării: în timpul procesului de încărcare, BMS ajustează curentul de încărcare și strategia de încărcare pe baza informațiilor SOC și SOH ale bateriei pentru a preveni supraîncărcarea și pentru a se asigura că bateria este încărcată conform unei curbe de încărcare sigure.
Controlul descărcării: în timpul procesului de descărcare, BMS monitorizează tensiunea și curentul bateriei pentru a se asigura că nu există un fenomen de supradescărcare (adică tensiunea bateriei este sub pragul de siguranță).
4. Management echilibrat
Asigurați-vă că tensiunea și capacitatea fiecărei unități din acumulatorul sunt consecvente, iar BMS va implementa un management echilibrat:
Echilibrare pasivă: consumul de energie în exces de la unitățile de înaltă tensiune prin rezistențe.
Echilibrare activă: transferul excesului de electricitate de la o unitate la alta pentru a obține o echilibrare mai eficientă.
5. Mecanism de protectie
Protecție la supraîncărcare: Monitorizați tensiunea bateriei pentru a vă asigura că nu depășește pragul de tensiune specificat în timpul încărcării.
Protecție la supradescărcare: detectează tensiunea bateriei pentru a preveni scăderea acesteia sub un prag de siguranță.
Protecție la scurtcircuit și la supracurent: Când este detectat un scurtcircuit sau un curent anormal, sursa de alimentare este întreruptă rapid pentru a proteja bateria și echipamentul.
Protecție împotriva temperaturii excesive: monitorizează schimbările de temperatură și oprește automat procesul de încărcare și descărcare atunci când temperatura depășește valoarea setată.
6. Înregistrarea și comunicarea datelor
BMS va înregistra și stoca datele de monitorizare în timp real și va transmite datele către dispozitive externe (cum ar fi încărcătoare, sisteme de monitorizare etc.) prin interfețe de comunicare (cum ar fi CAN, RS485 etc.) pentru a realiza monitorizarea și datele în timp real. analiză.
7. Interfata utilizator
BMS este de obicei echipat cu o interfață cu utilizatorul care oferă afișări vizuale ale stării bateriei, istoricului de încărcare și descărcare, informații despre erori și alte date pe care utilizatorii le pot monitoriza și gestiona.
8. Optimizare inteligentă
BMS avansat utilizează, de asemenea, tehnologii precum analiza datelor și învățarea automată pentru a optimiza continuu strategiile de încărcare și descărcare, îmbunătățind performanța și durata de viață a bateriei.
9 Arhitectură BMS pe trei niveluri
1. Stratul de bază (stratul hardware): Unități de monitorizare a celulelor bateriei (BCMU) sau unități slave:
Senzori: inclusiv senzori de tensiune, senzori de curent și senzori de temperatură, responsabili pentru monitorizarea în timp real a stării bateriilor individuale.
Unitate de control: de obicei un microcontroler (MCU) sau un procesor de semnal digital (DSP), folosit pentru a procesa datele senzorilor și pentru a efectua funcții de monitorizare și management.
Circuit de echilibrare: un circuit de echilibrare pasiv sau activ utilizat pentru a asigura consistența puterii între celulele bateriei.
Circuit de protecție: inclusiv circuite de protecție la supraîncărcare, supradescărcare, scurtcircuit și supratemperatura pentru a se asigura că bateria funcționează într-un interval de siguranță.
Interfață de comunicare: o interfață utilizată pentru comunicarea cu dispozitive externe, cum ar fi încărcătoare, invertoare și sisteme de monitorizare, cum ar fi CAN, RS485, UART etc.
2. Stratul intermediar (stratul de control) Unitatea principală sau Unitatea de gestionare a pachetului de baterii (BPMU):
Procesarea datelor: responsabil pentru procesarea în timp real a datelor senzorilor din stratul de bază, inclusiv calculele SOC (Starea de încărcare) și SOH (Starea de sănătate).
Managementul echilibrului: implementați dinamic strategii de echilibrare bazate pe starea bateriei pentru a asigura niveluri de putere echilibrate între fiecare celulă a bateriei.
Gestionarea încărcării și a descărcării: controlați procesul de încărcare și descărcare pentru a asigura funcționarea în siguranță în intervalul de încărcare și descărcare.
Monitorizarea siguranței: monitorizare în timp real a stării bateriei, răspuns în timp util la posibile situații anormale, cum ar fi supraîncărcare, supradescărcare, scurtcircuite etc.
După colectarea informațiilor, acesta comunică cu al treilea nivel printr-o legătură de comunicație, folosind adesea metode de comunicare CAN sau Ethernet.
3. Stratul superior de aplicare (stratul de utilizator) unitatea de gestionare a sistemului (unitatea de gestionare a sistemului) sau unitatea centrală de control (CCU):
Interfață utilizator: Oferă o interfață ușor de utilizat, care afișează starea, datele istorice și informațiile de eroare ale acumulatorului pentru monitorizarea și funcționarea utilizatorului.
Înregistrarea și analiza datelor: Înregistrați datele de utilizare a bateriei, efectuați analize de date, furnizați rapoarte de performanță a bateriei și recomandări de întreținere.
Monitorizare și management de la distanță: interfețele de rețea permit monitorizarea de la distanță, permițând utilizatorilor să gestioneze și să întrețină acumulatorii din diferite locații.
10 tip de tehnologie BMS
1. BMS distribuit: Integrați monitorizarea și controlul fiecărei celule de baterie în celula bateriei și transmiteți informații către controlerul principal prin protocoale de comunicare. Caracteristica este că fiecare celulă a bateriei are un sistem independent de monitorizare și control și nu este nevoie de schimb de informații între ele. Acest lucru permite sistemului să funcționeze normal chiar și în cazul unei defecțiuni a celulei bateriei, asigurându-se că performanța generală a sistemului nu este afectată și îmbunătățind fiabilitatea acestuia.
2. BMS centralizat: Monitorizarea și controlul tuturor celulelor bateriei sunt centralizate într-un controler principal, iar informațiile sunt transmise controlerului principal prin protocoale de comunicare. Avantajul este costul mai mic, dar fiabilitatea este relativ scăzută, deoarece dacă controlerul principal eșuează, poate cauza funcționarea defectuoasă a întregului sistem.
3. BMS modular: Împărțiți celula bateriei în mai multe module, fiecare cu un sistem independent de monitorizare și control și transmiteți informații către controlerul principal prin protocoale de comunicare. Modular BMS realizează un echilibru între cost și fiabilitate, potrivit pentru sistemele de stocare a energiei de diferite scări.
Fiecare tip de BMS are avantajele sale unice și scenariile aplicabile. BMS distribuit este potrivit pentru sistemele de stocare a energiei pe scară largă datorită fiabilității sale ridicate, ușurinței de întreținere și modernizare și flexibilitate mai mare; BMS centralizat este potrivit pentru sistemele de stocare a energiei la scară mică datorită costului redus; BMS modular oferă o alegere echilibrată între cost și fiabilitate. Odată cu dezvoltarea tehnologiei, viitoarea tehnologie BMS se va concentra pe îmbunătățirea capacităților de monitorizare și control în timp real și pe consolidarea standardizării și unității protocoalelor de comunicație pentru a spori și mai mult siguranța și fiabilitatea sistemelor de stocare a energiei.