1 Concepte de bază ale BMS
Sistemul de management al bateriei (BMS) este unitatea de control centrală a sistemului de stocare a energiei bateriei, servind ca o legătură importantă între celulele bateriei și sistemul de stocare a energiei/centrala electrică. Funcția principală este de a realiza gestionarea și întreținerea inteligentă a diferitelor unități de baterie, de a preveni supraîncărcarea și supradescărcarea, de a evita evadarea termică și de a asigura siguranța și eficiența sistemului.
Este responsabil în principal de monitorizarea stării sistemului bateriei (măsurarea parametrilor bateriei, inclusiv a parametrilor de bază și a stării, cum ar fi tensiunea, curentul, temperatura, precum și calcularea datelor despre starea bateriei, cum ar fi SOC și SOH), analiza stării, încărcarea și descărcarea bateriei. managementul, protecția împotriva defecțiunilor și asigurarea funcționării sigure și eficiente a sistemului. În același timp, datele cheie pot fi încărcate în sistemul de nivel superior pentru backup și analiza datelor.
2 Mediul de operare al Sistemului de management al bateriei (BMS)
Tensiune înaltă: tensiunea acumulatorului poate ajunge adesea la 700V.
Curent ridicat: curentul dintr-un pachet de baterii poate ajunge de obicei la 100 până la 300 de amperi.
Adâncimea de descărcare și încărcare (DOD) a bateriilor cu ciclu profund este de obicei de 80% sau mai mare.
3 Caracteristicile sistemului BMS de stocare a energiei
Siguranță: poate preveni supraîncărcarea, supradescărcarea, supraîncălzirea, scurtcircuitul și alte defecțiuni ale bateriei, asigurând funcționarea în siguranță a bateriei.
Eficiență: poate optimiza procesul de încărcare și descărcare a bateriei și poate îmbunătăți eficiența utilizării acesteia.
Durata de viață: poate prelungi durata de viață a bateriei.
Fiabilitate: Capabil să funcționeze stabil în medii dure.
Scalabilitate: capabilă să răspundă nevoilor sistemelor de stocare a energiei de diferite scări.
4 Protocoale de comunicații comune pentru sistemele BMS de stocare a energiei
Bus CAN: un protocol de magistrală de câmp utilizat în mod obișnuit, cu avantaje precum cost redus, viteză de transmisie rapidă și fiabilitate ridicată.
RS485: RS485 este un protocol de comunicație serial semi-duplex cu capacitate puternică anti-interferență și distanță mare de transmisie.
Modbus: Modbus este un protocol Modbus universal cu avantaje precum ușurința în utilizare și deschiderea bună.
5 Date de referință pentru sistemele BMS de stocare a energiei utilizate în mod obișnuit
Tip baterie: baterie litiu-ion, baterie plumb-acid etc
Tensiune individuală: 3,7 V, 12 V, 24 V etc
Tensiunea acumulatorului: 48V, 220V, 400V etc
Capacitate baterie: 10kWh, 20kWh, 50kWh, etc
Curent maxim de încărcare: 1C, 2C, 3C etc
Curent maxim de descărcare: 1C, 2C, 3C etc
6 Componente ale BMS
1. Modul de măsurare
Senzor de tensiune: monitorizează tensiunea fiecărei celule a bateriei pentru a se asigura că tensiunea fiecărei celule se află într-un interval sigur.
Senzor de curent: măsurarea în timp real a curentului de încărcare și descărcare, monitorizarea stării de încărcare și descărcare a bateriei.
Senzor de temperatură: monitorizează temperatura celulelor bateriei pentru a preveni supraîncălzirea sau răcirea necorespunzătoare.
2. Unitate de control
Microcontroler (MCU) sau Digital Signal Processor (DSP): responsabil pentru procesarea datelor din modulele de măsurare, executarea algoritmilor pentru a calcula SOC, SOH și alte stări și controlul conform strategiilor prestabilite.
Memorie: stochează codul programului, datele istorice și informațiile de stare.
3. Circuitul de echilibrare
Circuit de echilibrare pasiv: Rezistoarele consumă diferența de putere dintre celulele bateriei pentru a obține echilibrul.
Circuit de echilibrare activ: Circuitul transferă puterea de la o celulă a bateriei la alta pentru a obține o echilibrare mai eficientă.
4. Protejați circuitul
Circuit de protecție la supraîncărcare/supradescărcare: Când tensiunea bateriei depășește intervalul de siguranță, întrerupe automat calea de încărcare sau descărcare.
Circuit de protecție la scurtcircuit: detectează condițiile de scurtcircuit pentru a preveni deteriorarea cauzată de curent excesiv.
Circuit de protecție împotriva temperaturii: Când temperatura depășește pragul setat, sistemul se oprește automat pentru a proteja bateria.
5. Modul de comunicare
Interfețe de comunicație: precum CAN, RS485, UART etc., utilizate pentru schimbul de date cu dispozitive externe (cum ar fi încărcătoare, invertoare, sisteme de monitorizare).
Modul de comunicare fără fir: cum ar fi Bluetooth WiFi, suportă monitorizarea și managementul de la distanță.
6. Interfata utilizator
Afișaj: Oferă vizualizarea stării bateriei, a datelor operaționale și a informațiilor despre defecțiuni.
Panou de control: utilizatorii pot seta și monitoriza prin butoane, comutatoare sau interfețe de operare tactilă.
7. Sistem software
Software încorporat: software care rulează pe unitatea de control, responsabil pentru achiziția datelor, procesarea, logica de control și execuția strategiilor de protecție.
Aplicație: Software de nivel superior pentru analiza datelor, monitorizarea de la distanță și managementul sistemului.
8. Interfețe externe
Interfață de alimentare: Conectați acumulatorul la încărcături externe sau la dispozitive de încărcare.
Interfață de depanare: facilitează depanarea și depanarea sistemului pentru ingineri.
9. Sistem de management termic
Radiator sau ventilator: ajută la răcirea unității bateriei, previne supraîncălzirea și menține bateria într-un interval de temperatură de funcționare sigur.
10. Mecanism de securitate
Design de redundanță: proiectați redundanță pe componente cheie pentru a îmbunătăți fiabilitatea sistemului.
Sistem de diagnosticare a defecțiunilor: Monitorizare în timp real a stării diferitelor componente, oferind funcții de avertizare și alarmă de defecțiuni.
7 Principalele funcții ale BMS
1. Monitorizarea stării
Monitorizarea tensiunii: Măsurare în timp real a tensiunii fiecărei celule a bateriei pentru a se asigura că bateria funcționează într-un interval de siguranță.
Monitorizarea curentului: Monitorizați curentul de încărcare și descărcare pentru a asigura conformitatea cu specificațiile de proiectare și detectați prompt orice situație anormală.
Monitorizarea temperaturii: Măsurați temperatura celulelor bateriei pentru a preveni supraîncălzirea și răcirea necorespunzătoare să afecteze performanța bateriei.
2. Managementul încărcării și descărcării
Controlul încărcării: Reglați automat strategia de încărcare în funcție de starea bateriei pentru a preveni supraîncărcarea și curentul excesiv.
Controlul descărcării: Monitorizați procesul de descărcare pentru a vă asigura că bateria nu se descarcă excesiv și prelungește durata de viață.
Gestionare echilibrată: celulele bateriei sunt echilibrate pentru a se asigura că tensiunea și capacitatea fiecărei celule sunt consistente, prevenind supraîncărcarea și descărcarea celulelor individuale.
3. Protectie de securitate
Protecție la supraîncărcare: Când tensiunea bateriei atinge valoarea setată, se oprește automat încărcarea pentru a preveni supraîncărcarea.
Protecție la supradescărcare: Când tensiunea bateriei este mai mică decât valoarea setată, descărcarea se va opri automat pentru a proteja bateria.
Protecție la scurtcircuit: monitorizarea în timp real a curentului pentru a preveni deteriorarea bateriei cauzată de scurtcircuite.
Protecție la supra-temperatură: Monitorizați schimbările de temperatură pentru a preveni evaporarea termică a bateriei din cauza supraîncălzirii.
4. Estimarea de stat
Estimarea SOC (State of Charge): estimează starea curentă de încărcare, reprezentând raportul dintre puterea curentă și puterea nominală.
Evaluarea stării de sănătate (SOH): Evaluarea stării de sănătate a unei baterii, reflectând gradul de degradare a capacității și performanța bateriei.
5. Diagnosticare defecțiuni și alarmă
Detectarea defecțiunilor în timp real: Monitorizați diverși indicatori, detectați prompt defecțiunile și înregistrați informațiile despre erori.
Mecanism de alarmă: Când apare o situație anormală, o alarmă este emisă prompt pentru a reaminti utilizatorului să ia măsuri.
6. Înregistrarea și comunicarea datelor
Înregistrarea datelor: Înregistrați istoricul de încărcare și descărcare, schimbările de temperatură, timpul de funcționare și alte date ale bateriei pentru analiza ulterioară.
Funcția de comunicare: faceți schimb de date cu sisteme externe (cum ar fi invertoare, sisteme de monitorizare etc.) și oferă informații de stare în timp real.
7. Interfata utilizator
Afișaj vizual: oferă o interfață ușor de utilizat pentru a afișa starea bateriei, date istorice și informații despre erori pentru monitorizarea și gestionarea utilizatorului.
8. Management inteligent
Analiza datelor: utilizarea tehnicilor de analiză a datelor, cum ar fi învățarea automată, pentru a analiza performanța bateriei și pentru a optimiza strategiile de încărcare și descărcare.
Monitorizare de la distanță: implementarea monitorizării și managementului de la distanță prin intermediul rețelei pentru a îmbunătăți eficiența managementului sistemului și viteza de răspuns.
9. Integrare și compatibilitate
Integrarea sistemului: se integrează cu alte dispozitive electronice de putere (cum ar fi invertoare, stații de încărcare etc.) pentru a îmbunătăți performanța generală a sistemului.
Compatibilitate: Compatibil cu diferite tipuri de baterii (cum ar fi litiu-ion, plumb-acid etc.) pentru utilizare.