1) Wat is BMS?
Die volle naam van BMS is Battery Management System.Dit is 'n toestel wat die status van energiebergingsbatterye monitor.Dit word hoofsaaklik gebruik vir intelligente bestuur en instandhouding van individuele batteryselle, die voorkoming van oorlaai en oorontlading van batterye, verlenging van batterylewe en monitering van batterystatus.Oor die algemeen word BMS voorgestel as 'n stroombaanbord of 'n hardewareboks.
Die BMS is een van die kernsubstelsels van die battery-energiebergingstelsel, wat verantwoordelik is vir die monitering van die bedryfstatus van elke battery in die battery-energiebergingseenheid en om die veilige en betroubare werking van die energiebergingseenheid te verseker.Die BMS kan die statusparameters van die energiebergingsbattery intyds monitor en versamel (insluitend maar nie beperk nie tot enkelselspanning, batterypooltemperatuur, batterylusstroom, batterypakterminaalspanning, batterystelsel-isolasieweerstand, ens.), en die nodige ontleding en berekening op relevante statusparameters uit te voer om meer stelselstatus-evalueringsparameters te verkry.Dit kan ook effektiewe beheer van die energiebergingsbattery self bewerkstellig volgens spesifieke beskermingsbeheerstrategieë om die veilige en betroubare werking van die hele battery-energiebergingseenheid te verseker.Terselfdertyd kan die BMS met ander eksterne toestelle (PCS, EMS, brandbeskermingstelsel, ens.) deur middel van sy eie kommunikasie-koppelvlak en analoog/digitale insetkoppelvlak interaksie hê om 'n skakelbeheer van verskeie substelsels in die hele energiebergingskrag te vorm stasie, wat veilige, betroubare en doeltreffende netwerkgekoppelde werking van die kragstasie verseker.
2) Argitektuur
Vanuit die perspektief van topologie-argitektuur word BMS in twee kategorieë verdeel: gesentraliseerd en versprei volgens verskillende projekvereistes.
Gesentraliseerde BMS
Eenvoudig gestel, gesentraliseerde BMS gebruik 'n enkele BMS-hardeware om al die selle te versamel, wat geskik is vir scenario's met min selle.
Gesentraliseerde BMS het die voordele van lae koste, kompakte struktuur en hoë betroubaarheid, en word algemeen gebruik in scenario's met lae kapasiteit, lae totale druk en klein batterystelselvolume, soos kraggereedskap, robotte (hanteringsrobotte, hulprobotte), IOT-slimhuise (veerobotte, elektriese stofsuiers), elektriese vurkhysers, elektriese laespoed-voertuie (elektriese fietse, elektriese motorfietse, elektriese besigtigingsmotors, elektriese patrolliemotors, elektriese gholfkarretjies, ens.), en ligte hibriede voertuie.
Die gesentraliseerde BMS-hardeware kan in hoëspanning- en laespanningsareas verdeel word.Die hoogspanningsarea is verantwoordelik vir die insameling van enkelselspanning, totale stelselspanning en die monitering van isolasieweerstand.Die laespanningsarea sluit kragtoevoerkringe, SVE-stroombane, CAN-kommunikasiekringe, beheerstroombane, ensovoorts in.
Aangesien die kragbatterystelsel van passasiersvoertuie steeds ontwikkel tot hoë kapasiteit, hoë totale druk en groot volume, word verspreide BMS-argitekture hoofsaaklik in inprophibried- en suiwer elektriese voertuigmodelle gebruik.
Verspreide BMS
Tans is daar verskeie terme vir verspreide BMS in die bedryf, en verskillende maatskappye het verskillende name.Die kragbattery BMS het meestal 'n meester-slaaf-tweevlak-argitektuur:
Die energieberging BMS is gewoonlik 'n drievlak-argitektuur as gevolg van die groot grootte van die batterypak, met 'n meesterbeheerlaag bokant die slaaf- en hoofbeheerlae.
Net soos batterye batteryklusters vorm, wat op hul beurt stapels vorm, volg die drievlak-BMS ook dieselfde opwaartse reël:
Van die beheer: batterybestuurseenheid (BMU), wat inligting van individuele batterye insamel.
Monitor die spanning en temperatuur van die batterysel
Battery-gelykmaking in die pakket
Inligting oplaai
termiese bestuur
Abnormale alarm
Meesterbeheer: Batteryklusterbestuurseenheid: BCU (batteryklustereenheid, ook bekend as hoëspanningbestuurseenheid HVU, BCMU, ens.), verantwoordelik vir die insameling van BMU-inligting en die insameling van batteryklusterinligting.
Batteryklusterstroomverkryging, totale spanningverkryging, lekopsporing
Afskakelbeskerming wanneer die batterystatus abnormaal is
Onder die bestuur van BMS kan kapasiteitskalibrasie en SOC-kalibrasie afsonderlik voltooi word as die basis vir daaropvolgende laai- en ontlaaibestuur
Die battery array management unit (BAU) is verantwoordelik vir die gesentraliseerde bestuur van die batterye in die hele energiebergingsbatterystapel.Dit koppel aan verskeie batterygroepbestuurseenhede en ruil inligting met ander toestelle uit om terugvoer te gee oor die bedryfstatus van die batteryskikking.
Bestuur van laai en ontlaai van batterye
BMS-stelsel selfkontrolering en foutdiagnose alarm
Batterypak fout diagnose alarm
Veiligheidsbeskerming vir verskeie abnormaliteite en foute in die batteryskikking
Kommunikeer met ander toestelle soos PCS en EMS
Databerging, oordrag en verwerking
Batterybestuurslaag: verantwoordelik vir die insameling van verskeie inligting (spanning, temperatuur) van individuele batterye, berekening en ontleding van SOC en SOH van batterye, die bereiking van aktiewe gelykmaking van individuele batterye, en die oplaai van abnormale inligting van individuele batterye na die batterypakeenheidlaag BCMU.Deur CAN eksterne kommunikasie, is dit onderling verbind deur 'n daisy chain.
Batterybestuurslaag: verantwoordelik vir die versameling van verskeie inligting van individuele batterye wat deur die BMU opgelaai is, die versameling van verskeie inligting oor die batterypak (pakspanning, paktemperatuur), batterypaklaai- en ontlaaistrome, berekening en ontleding van die SOC en SOH van die batterypak , en die oplaai van alle inligting na die battery kluster eenheid laag BAMS.Deur CAN eksterne kommunikasie, is dit onderling verbind deur 'n daisy chain.
Batteryklusterbestuurslaag: verantwoordelik vir die versameling van verskeie batteryinligting wat deur BCMU opgelaai is en alle inligting oplaai na die energiebergingsmonitering-EBW-stelsel deur RJ45-koppelvlak;kommunikeer met PCS om relevante abnormale inligting van die battery na PCS (CAN of RS485 koppelvlak) te stuur, en toegerus met hardeware droë nodusse om met PCS te kommunikeer.Daarbenewens voer dit batterystelsel BSE (Battery State Estimate) evaluering, elektriese stelsel status opsporing, kontaktor bestuur, termiese bestuur, operasie bestuur, laai bestuur, diagnostiese bestuur, en voer interne en eksterne kommunikasie netwerk bestuur uit.Kommunikeer met ondergeskiktes deur CAN.
3) Wat doen BMS?
Die funksies van BMS is talle, maar die kern en waaroor ons die meeste besorg is, is drie aspekte:
Een daarvan is sensing (staatsbestuur), wat die basiese funksie van BMS is.Dit meet spanning, weerstand, temperatuur en bespeur uiteindelik die toestand van die battery.Ons wil weet wat die toestand van die battery is, hoeveel energie en kapasiteit dit het, hoe gesond dit is, hoeveel krag dit produseer en hoe veilig dit is.Dit is aanvoeling.
Die tweede is bestuur (balansbestuur).Sommige mense sê dat BMS die nanny van die battery is.Dan moet hierdie nanny dit regkry.Wat om te bestuur?Dit is om die battery so goed as moontlik te maak.Die mees basiese is balansbestuur en termiese bestuur.
Die derde is beskerming (veiligheidsbestuur).Die nanny het ook 'n werk om te doen.As die battery 'n mate van status het, moet dit beskerm word en 'n alarm moet gemaak word.
Natuurlik is daar ook 'n kommunikasiebestuurskomponent wat data binne of buite die stelsel deur sekere protokolle oordra.
BMS het baie ander funksies, soos bedryfsbeheer, isolasiemonitering, termiese bestuur, ens., wat nie hier bespreek word nie.
3.1 Persepsie – Meting en Skatting
Die basiese funksie van BMS is om batteryparameters te meet en te skat, insluitend basiese parameters soos spanning, stroom, temperatuur en toestand, sowel as berekeninge van batterytoestanddata soos SOC en SOH.Die veld van kragbatterye behels ook berekeninge van SOP (toestand van krag) en SOE (toestand van energie), wat nie hier bespreek word nie.Ons sal fokus op die eerste twee meer algemeen gebruikte data.
Selmeting
1) Basiese inligtingmeting: Die mees basiese funksie van die batterybestuurstelsel is om die spanning, stroom en temperatuur van die individuele batteryselle te meet, wat die grondslag is vir alle topvlakberekeninge en beheerlogika in die batterybestuurstelsel.
2) Isolasieweerstandstoetsing: Isolasietoetsing word vereis vir die hele batterystelsel en hoëspanningstelsel binne die batterybestuurstelsel.
3) Hoëspanning-vergrendelingsopsporing (HVIL): word gebruik om die integriteit van die hele hoogspanningstelsel te bevestig en veiligheidsmaatreëls te inisieer wanneer die integriteit van die hoogspanningstelsellus in die gedrang kom.
SOC berekening
SOC verwys na die toestand van lading, wat die oorblywende kapasiteit van die battery is.Eenvoudig gestel, dit is hoeveel krag in die battery oor is.
SOC is die belangrikste parameter in BMS, aangesien alles anders daarop gebaseer is.Daarom is die akkuraatheid en robuustheid daarvan (ook bekend as foutkorreksievermoë) uiters belangrik.Sonder akkurate SOC kan geen mate van beskermingsfunksie BMS behoorlik laat werk nie, aangesien die battery dikwels in 'n beskermde toestand sal wees, wat dit onmoontlik maak om die battery se lewe te verleng.
Tans sluit die hoofstroom SOC-skattingsmetodes oopkringspanningsmetode, stroomintegrasiemetode, Kalman-filtermetode en neurale netwerkmetode in.Die eerste twee metodes word algemeen gebruik.Laasgenoemde twee metodes behels gevorderde kennis soos integrasiemodelle en kunsmatige intelligensie, wat nie hier uiteengesit word nie.
In praktiese toepassings word veelvuldige algoritmes dikwels in kombinasie gebruik, met verskillende algoritmes wat aangeneem word na gelang van die battery se laai- en ontlaaistatus.
oopkringspanning metode
Die beginsel van oopkringspanningsmetode is om die relatief vaste funksionele verhouding tussen oopkringspanning en SOC te gebruik onder die toestand van langtermyn statiese plasing van die battery, en dus SOC te skat gebaseer op oopkringspanning.Die voorheen algemeen gebruikte lood-suur battery elektriese fiets gebruik hierdie metode om SOC te skat.Oopkringspanningsmetode is eenvoudig en gerieflik, maar daar is ook baie nadele:
1. Die battery moet lank staan, anders sal die oopkringspanning moeilik in 'n kort tydperk gestabiliseer kan word;
2. Daar is 'n spanningsplato in batterye, veral litium-ysterfosfaatbatterye, waar die terminale spanning en SOC-kromme ongeveer lineêr is gedurende die SOC30%-80% reeks;
3. Die battery is by verskillende temperature of verskillende lewensfases, en alhoewel die oopkringspanning dieselfde is, kan die werklike SOC-verskil groot wees;
Soos in die onderstaande figuur getoon, wanneer ons hierdie elektriese fiets gebruik, as die huidige SOC as 100% vertoon word, daal die spanning wanneer dit versnel, en die krag kan as 80% vertoon word.Wanneer ons ophou versnel, styg die spanning, en die krag spring terug na 100%.Ons elektriese bromponie se kragvertoning is dus nie akkuraat nie.Wanneer ons stop, het dit krag, maar wanneer ons begin, raak dit sonder krag.Dit is dalk nie 'n probleem met die battery nie, maar kan wees as gevolg van die SoC-algoritme van die BMS wat te eenvoudig is.
An-Shi integrale metode
Die Anshicontinuous-integrasiemetode bereken die SOC-waarde direk in reële tyd deur die definisie van SOC.
Gegewe die aanvanklike SOC-waarde, solank die batterystroom gemeet kan word (waar die ontladingsstroom positief is), kan die verandering in batterykapasiteit akkuraat bereken word deur stroomintegrasie, wat lei tot die oorblywende SOC.
Hierdie metode het relatief betroubare skattingsresultate in 'n kort tydperk, maar as gevolg van meetfoute van die stroomsensor en geleidelike agteruitgang van die batterykapasiteit, sal langtermyn stroomintegrasie sekere afwykings inbring.Daarom word dit oor die algemeen gebruik in samewerking met oopkringspanningsmetode om die aanvanklike waarde vir SOC-beraming met lae akkuraatheidsvereistes te skat, en kan ook gebruik word in samewerking met Kalman-filtreermetode vir korttermyn-SOC-voorspelling.
SOC (State Of Charge) behoort aan die kernbeheeralgoritme van BMS, wat die huidige oorblywende kapasiteitstatus verteenwoordig.Dit word hoofsaaklik bereik deur die ampere-uur-integrasiemetode en EKF (Extended Kalman Filter) algoritme, gekombineer met regstellingstrategieë (soos oopkringspanningskorreksie, volladingkorreksie, laai-eindkorreksie, kapasiteitskorreksie onder verskillende temperature en SOH, ens.).Die ampere-uur-integrasiemetode is betreklik betroubaar onder die voorwaarde dat stroomverkryging akkuraatheid verseker word, maar dit is nie robuust nie.Weens die ophoping van foute moet dit gekombineer word met regstellingstrategieë.Die EKF-metode is robuust, maar die algoritme is relatief kompleks en moeilik om te implementeer.Binnelandse hoofstroomvervaardigers kan 'n akkuraatheid van minder as 6% by kamertemperatuur behaal, maar dit is moeilik om te skat by hoë en lae temperature en batterydemp.
SOC regstelling
As gevolg van huidige skommelinge kan die beraamde SOC onakkuraat wees, en verskeie regstellingstrategieë moet in die skattingsproses geïnkorporeer word.
SOH berekening
SOH verwys na die Gesondheidstoestand, wat die huidige gesondheidstatus van die battery (of die graad van battery-agteruitgang) aandui.Dit word tipies voorgestel as 'n waarde tussen 0 en 100%, met waardes onder 80% wat algemeen beskou word om aan te dui dat die battery nie meer bruikbaar is nie.Dit kan voorgestel word deur veranderinge in batterykapasiteit of interne weerstand.Wanneer kapasiteit gebruik word, word die werklike kapasiteit van die huidige battery geskat gebaseer op data van die battery se bedryfsproses, en die verhouding hiervan tot die gegradeerde kapasiteit is die SOH.'n Akkurate SOH sal die skattingsakkuraatheid van ander modules verbeter wanneer die battery verswak.
Daar is twee verskillende definisies van SOH in die bedryf:
SOH definisie gebaseer op kapasiteit vervaag
Tydens die gebruik van litium-ioonbatterye neem die aktiewe materiaal binne die battery geleidelik af, die interne weerstand neem toe en die kapasiteit verval.Daarom kan SOH geskat word deur die batterykapasiteit.Die gesondheidstatus van die battery word uitgedruk as die verhouding van die huidige kapasiteit tot die aanvanklike kapasiteit, en sy SOH word gedefinieer as:
SOH=(C_standaard-C_vervaag)/C_standaard ×100%
Waar: C_fade die verlore kapasiteit van die battery is;C_standaard is die nominale kapasiteit.
IEEE-standaard 1188-1996 bepaal dat wanneer die kapasiteit van die kragbattery tot 80% daal, die battery vervang moet word.Daarom is ons gewoonlik van mening dat die battery SOH nie beskikbaar is as dit onder 80% is nie.
SOH-definisie gebaseer op kragdemping (Power Fade)
Die veroudering van byna alle soorte batterye sal lei tot 'n toename in battery interne weerstand.Hoe hoër die interne weerstand van die battery, hoe laer is die beskikbare krag.Daarom kan die SOH geskat word deur kragdemping te gebruik.
3.2 Bestuur – Gebalanseerde Tegnologie
Elke battery het sy eie "persoonlikheid"
Om oor balans te praat, moet ons met batterye begin.Selfs batterye wat in dieselfde bondel deur dieselfde vervaardiger vervaardig word, het hul eie lewensiklusse en “persoonlikhede” – die kapasiteit van elke battery kan nie presies dieselfde wees nie.Daar is twee redes vir hierdie inkonsekwentheid:
Een is die inkonsekwentheid van selproduksie
Een daarvan is die inkonsekwentheid van elektrochemiese reaksies.
produksie inkonsekwentheid
Produksie teenstrydighede is maklik om te verstaan.Byvoorbeeld, tydens die produksieproses kan diafragma-inkonsekwenthede en katode- en anodemateriaal-teenstrydighede tot algehele batterykapasiteit-teenstrydighede lei.'n Standaard 50AH battery kan 49AH of 51AH word.
elektrochemiese inkonsekwentheid
Die teenstrydigheid van elektrochemie is dat in die proses van batterylaai en ontlading, selfs al is die produksie en verwerking van die twee selle identies, die termiese omgewing nooit konsekwent kan wees in die proses van elektrochemiese reaksie nie.Byvoorbeeld, wanneer batterymodules gemaak word, moet die temperatuur van die omringende ring laer wees as dié van die middel.Dit lei tot langtermyn-inkonsekwentheid tussen laai- en ontladingshoeveelhede, wat weer lei tot inkonsekwente batteryselkapasiteit;Wanneer die laai- en ontladingsstrome van die SEI-film op die batterysel vir 'n lang tyd inkonsekwent is, sal die veroudering van die SEI-film ook inkonsekwent wees.
*SEI-film: "soliede elektroliet-koppelvlak" (soliede elektroliet-koppelvlak).Tydens die eerste ladingontladingsproses van vloeibare litiumioonbattery, reageer die elektrodemateriaal met die elektroliet op die vastestof-vloeistoffase-koppelvlak om 'n passiveringslaag te vorm wat die oppervlak van die elektrodemateriaal bedek.SEI-film is 'n elektroniese isolator, maar 'n uitstekende geleier van litiumione, wat nie net die elektrode beskerm nie, maar ook nie batteryfunksie beïnvloed nie.Die veroudering van SEI-film het 'n beduidende impak op batterygesondheid.
Daarom is nie-uniformiteit (of diskreetheid) van batterypakke 'n onvermydelike manifestasie van batterywerking.
Waarom balans nodig is
Die batterye verskil, so hoekom probeer hulle nie dieselfde maak nie?Omdat inkonsekwentheid die werkverrigting van die batterypak sal beïnvloed.
Die batterypak in serie volg die kortvat-effek: in die batterypakstelsel in serie word die kapasiteit van die hele batterypakstelsel deur die kleinste enkele eenheid bepaal.
Gestel ons het 'n batterypak wat uit drie batterye bestaan:
ek weet dat oorlaai en oorlaai batterye ernstig kan beskadig.Daarom, wanneer battery B ten volle gelaai is tydens laai of wanneer die SoC van battery B baie laag is tydens ontlading, is dit nodig om op te hou laai en ontlaai om battery B te beskerm. As gevolg hiervan kan die krag van batterye A en C nie ten volle wees nie benut.Dit lei tot:
Die werklike bruikbare kapasiteit van die batterypak het afgeneem: Battery A en C, wat die beskikbare kapasiteit kon gebruik het, is nou nie in staat om dit te doen om Battery B te akkommodeer nie. Dit is soos twee mense op drie bene wat saamgebind is, met die langer persoon wat nie groot treë kan gee nie.
Verminderde batterylewe: 'n Kleiner staplengte verg meer treë en maak die bene meer moeg.Met 'n verminderde kapasiteit neem die aantal laai- en ontladingsiklusse toe, wat lei tot groter battery-agteruitgang.Byvoorbeeld, 'n enkele sel kan 4000 siklusse teen 100% DoD bereik, maar in werklike gebruik kan dit nie 100% bereik nie en die aantal siklusse sal beslis nie 4000 bereik nie.
*DoD, Diepte van ontlading, verteenwoordig die persentasie van battery-ontladingskapasiteit tot die gegradeerde kapasiteit van die battery.
Die inkonsekwentheid van batterye lei tot 'n afname in die werkverrigting van die batterypak.Wanneer die grootte van die batterymodule groot is, word veelvuldige stringe batterye in serie gekoppel, en 'n groot enkele spanningsverskil sal veroorsaak dat die kapasiteit van die hele boks afneem.Hoe meer batterye in serie gekoppel is, hoe meer kapasiteit verloor hulle.In ons toepassings, veral in energiebergingstelseltoepassings, is daar egter twee belangrike vereistes:
Die eerste is 'n langlewe battery, wat die bedryfs- en onderhoudskoste aansienlik kan verminder.Die energiebergingstelsel het hoë vereistes vir die lewe van die batterypak.Die meeste van die huishoudelikes is ontwerp vir 15 jaar.As ons 300 siklusse per jaar aanneem, is 15 jaar 4500 siklusse, wat steeds baie hoog is.Ons moet die lewensduur van elke battery maksimeer sodat die totale lewensduur van die hele batterypak soveel as moontlik die ontwerplewe kan bereik, en die impak van batteryverspreiding op die batterylewe se lewe kan verminder.
Die tweede diep siklus, veral in die toepassingsscenario van piekskeer, sal die vrystelling van nog een kWh elektrisiteit nog een punt van inkomste bring.Dit wil sê, ons sal 80%DoD of 90%DoD doen.Wanneer die diep siklus in die energiebergingstelsel gebruik word, sal die verspreiding van die battery tydens die stertontlading gemanifesteer word.Daarom, om die volle vrystelling van die kapasiteit van elke enkele sel onder die toestand van diep laai en diep ontlading te verseker, is dit nodig om te vereis dat die energieberging BMS sterk gelykmakingsbestuurvermoëns het en die voorkoms van konsekwentheid tussen batteryselle onderdruk .
Hierdie twee vereistes is presies in stryd met battery teenstrydigheid.Om meer doeltreffende batterypaktoepassings te bereik, moet ons meer doeltreffende balanseringstegnologie hê om die impak van battery-inkonsekwentheid te verminder.
ewewigstegnologie
Batterygelykmakingstegnologie is 'n manier om batterye met verskillende kapasiteit dieselfde te maak.Daar is twee algemene gelykmakingsmetodes: energie-dissipasie eenrigtinggelykmaking (passiewe gelykmaking) en energie-oordrag tweerigtinggelykmaking (aktiewe gelykmaking).
(1) Passiewe balans
Die passiewe gelykmakingsbeginsel is om 'n skakelbare ontladingsweerstand op elke string batterye parallel te maak.Die BMS beheer die ontladingsweerstand om die hoërspanningselle te ontlaai, wat die elektriese energie as hitte verdryf.Byvoorbeeld, wanneer battery B amper ten volle gelaai is, word die skakelaar oopgemaak om die resistor op battery B toe te laat om oortollige elektriese energie as hitte te verdryf.Dan gaan laai voort totdat batterye A en C ook ten volle gelaai is.
Hierdie metode kan slegs hoëspanningselle ontlaai, en kan nie laekapasiteitselle herlaai nie.As gevolg van die kragbeperking van die ontladingsweerstand, is die gelykmakingstroom oor die algemeen klein (minder as 1A).
Die voordele van passiewe gelykstelling is lae koste en eenvoudige stroombaanontwerp;die nadele is dat dit gebaseer is op die laagste oorblywende batterykapasiteit vir gelykstelling, wat nie die kapasiteit van batterye met lae oorblywende kapasiteit kan verhoog nie, en dat 100% van die gelykgemaakte krag in die vorm van hitte vermors word.
(2) Aktiewe balans
Deur algoritmes dra verskeie stringe batterye die energie van hoëspanningselle oor na laespanningselle deur energiebergingskomponente te gebruik, die hoërspanningbatterye te ontlaai en die energie wat vrygestel word te gebruik om die laerspanningselle te laai.Die energie word hoofsaaklik oorgedra eerder as om te ontbind.
Op hierdie manier, tydens laai, ontlaai battery B, wat eerste 100% spanning bereik, na A en C, en die drie batterye is saam ten volle gelaai.Tydens ontlading, wanneer die oorblywende lading van battery B te laag is, "laai" A en C B, sodat sel B nie die SOC-drempel bereik om ontlading so vinnig te stop nie.
Belangrikste kenmerke van aktiewe balanseringstegnologie
(1) Balanseer die hoë- en laespanning om die doeltreffendheid van die batterypak te verbeter: Tydens laai en ontlaai en in rus kan die hoogspanningbatterye ontlaai word en die laespanningbatterye kan gelaai word;
(2) Lae-verlies energie-oordrag: energie word hoofsaaklik oorgedra eerder as bloot verlore, wat die doeltreffendheid van kragbenutting verbeter;
(3) Groot ewewigstroom: Oor die algemeen is die ewewigstroom tussen 1 en 10A, en die ewewig is vinniger;
Aktiewe gelykstelling vereis die konfigurasie van ooreenstemmende stroombane en energiebergingstoestelle, wat lei tot groot volume en verhoogde koste.Hierdie twee voorwaardes saam bepaal dat aktiewe gelykmaking nie maklik bevorder en toegepas kan word nie.
Daarbenewens verhoog die aktiewe gelykmaking laai en ontlaai proses implisiet die sikluslewe van die battery.Vir selle wat laai en ontlaai vereis om balans te bereik, kan die bykomende werklading veroorsaak dat hulle die veroudering van gewone selle oorskry, wat lei tot 'n groter prestasiegaping met ander selle.
Sommige kenners meen dat die twee uitdrukkings hierbo moet ooreenstem met dissipatiewe ewewig en nie-dissipatiewe ewewig.Of dit aktief of passief is, moet afhang van die gebeurtenis wat die ewewigsproses aan die gang sit.As die sisteem 'n toestand bereik waar dit passief moet wees, is dit passief.As dit deur mense gestel word, word die stel van die ewewigsprogram wanneer dit nie nodig is om gebalanseerd te wees nie, aktiewe ewewig genoem.
Byvoorbeeld, wanneer die ontlading aan die einde is, het die laagste spanningsel die ontladingsafsnyspanning bereik, terwyl ander selle steeds krag het.Op hierdie tydstip, om soveel as moontlik elektrisiteit te ontlaai, dra die stelsel die elektrisiteit van hoë-energie-selle oor na lae-energie-selle, wat die ontladingsproses toelaat om voort te gaan totdat al die krag ontlaai is.Dit is 'n passiewe gelykmakingsproses.As die stelsel voorspel dat daar 'n wanbalans sal wees aan die einde van ontlading wanneer daar nog 40% van krag oor is, sal dit 'n aktiewe gelykmakingsproses begin.
Aktiewe gelykmaking word verdeel in gesentraliseerde en gedesentraliseerde metodes.Die gesentraliseerde gelykmakingsmetode verkry energie uit die hele batterypak, en gebruik dan 'n energie-omskakelingstoestel om energie met minder energie by die batterye aan te vul.Gedesentraliseerde gelykmaking behels 'n energiebergingskakel tussen aangrensende batterye, wat 'n induktor of 'n kapasitor kan wees, wat energie toelaat om tussen aangrensende batterye te vloei.
In die huidige balansbeheerstrategie is daar diegene wat die selspanning as die beheerteikenparameter neem, en daar is ook diegene wat voorstel om SOC as die balansbeheerteikenparameter te gebruik.Neem die selspanning as 'n voorbeeld.
Stel eers 'n paar drempelwaardes vir die inisieer en beëindiging van gelykmaking: byvoorbeeld, in 'n stel batterye, wanneer die verskil tussen die uiterste spanning van 'n enkele sel en die gemiddelde spanning van die stel 50mV bereik, word gelykmaking geïnisieer, en wanneer dit bereik 5mV, gelykstelling word beëindig.
Die BMS versamel die spanning van elke sel volgens 'n vaste verkrygingsiklus, bereken die gemiddelde waarde, en bereken dan die verskil tussen elke selspanning en die gemiddelde waarde;
As die maksimum verskil 50mV bereik, moet die BMS die gelykmakingsproses begin;
Gaan voort met stap 2 tydens die gelykmakingsproses totdat die verskilwaardes almal minder as 5mV is, en beëindig dan die gelykmaking.
Daar moet kennis geneem word dat nie alle BMS'e hierdie stap benodig nie, en daaropvolgende strategieë kan wissel na gelang van die balansmetode.
Die balanstegnologie hou ook verband met die tipe battery.Daar word algemeen geglo dat LFP meer geskik is vir aktiewe balans, terwyl ternêre batterye geskik is vir passiewe balans.
Die stadium van intense mededinging in BMS word meestal ondersteun deur koste en betroubaarheid.Tans is die eksperimentele verifikasie van aktiewe balansering nog nie bereik nie.Die vlak van funksionele veiligheid sal na verwagting na ASIL-C en ASIL-D beweeg, maar die koste is redelik hoog.Daarom is die huidige groot maatskappye versigtig oor aktiewe balanseringsnavorsing.Sommige groot fabrieke wil selfs die balanseringsmodule kanselleer en al die balansering ekstern laat uitvoer, soortgelyk aan die instandhouding van brandstofvoertuie.Elke keer as die voertuig 'n sekere afstand aflê, sal dit na die 4S-winkel gaan vir eksterne balansering.Dit sal die koste van die hele voertuig BMS verminder en ook die ooreenstemmende 4S-winkel bevoordeel.Dit is 'n wen-wen situasie vir alle partye.Daarom, persoonlik, verstaan ek dat dit 'n tendens kan word!
3.3 Beskerming – foutdiagnose en alarm
Die BMS-monitering is in ooreenstemming met die hardeware van die elektriese stelsel, en dit word verdeel in verskillende mislukkingsvlakke (geringe fout, ernstige fout, noodlottige mislukking) volgens die verskillende prestasietoestande van die battery.Verskillende hanteringsmaatreëls word in verskillende mislukkingsvlakke getref: waarskuwing, kragbeperking of direkte hoëspanning-afsnyding.Mislukkings sluit data-verkryging en rasionaliteitsfoute, elektriese foute (sensors en aktueerders), kommunikasiefoute en batterystatusfoute in.
'n Algemene voorbeeld is wanneer 'n battery oorverhit, die BMS bepaal dat die battery oorverhit op grond van die versamelde batterytemperatuur, beheer dan die stroombaan van hierdie battery om te ontkoppel, voer oorverhittingsbeskerming uit en stuur 'n waarskuwing aan bestuurstelsels soos EMS.
3.4 Kommunikasie
Die normale werking van BMS kan nie van sy kommunikasiefunksie geskei word nie.Of dit nou die beheer van die battery is tydens batterybestuur, die oordrag van batterystatus na die buitewêreld of die ontvangs van beheerinstruksies, stabiele kommunikasie word vereis.
In die kragbatterystelsel is die een kant van die BMS aan die battery gekoppel, en die ander kant is gekoppel aan die beheer- en elektroniese stelsels van die hele voertuig.Die algehele omgewing gebruik CAN-protokol, maar daar is 'n onderskeid tussen die gebruik van interne CAN tussen interne komponente van die batterypak en die gebruik van voertuig CAN tussen die batterypak en die hele voertuig.
Daarteenoor gebruik energiebergings-BMS en interne kommunikasie basies CAN-protokol, maar die eksterne kommunikasie daarvan (ekstern verwys hoofsaaklik na die energiebergingkragstasie-versendingstelsel PCS) gebruik dikwels internetprotokolformate TCP/IP-protokol en modbus-protokol.
4) Energieberging BMS
Energieberging BMS-vervaardigers het oor die algemeen ontwikkel van kragbattery BMS, so baie ontwerpe en terme het historiese oorsprong
Byvoorbeeld, die kragbattery word gewoonlik verdeel in BMU (Battery Monitor Unit) en BCU (Battery Control Unit), met eersgenoemde wat data versamel en laasgenoemde beheer dit.
Omdat die batterysel 'n elektrochemiese proses is, vorm verskeie batteryselle 'n battery.As gevolg van die eienskappe van elke batterysel, ongeag hoe presies die vervaardigingsproses is, sal daar foute en teenstrydighede in elke batterysel wees met verloop van tyd en afhangende van die omgewing.Daarom is die batterybestuurstelsel om die huidige toestand van die battery deur beperkte parameters te evalueer, wat 'n bietjie is soos 'n tradisionele Chinese medisyne-dokter wat 'n pasiënt diagnoseer deur simptome waar te neem eerder as Westerse medisyne wat fisiese en chemiese ontleding vereis.Die fisiese en chemiese ontleding van die menslike liggaam is soortgelyk aan die elektrochemiese eienskappe van die battery, wat deur grootskaalse eksperimentele instrumente gemeet kan word.Dit is egter moeilik vir ingebedde stelsels om sommige aanwysers van elektrochemie te evalueer.Daarom is BMS soos 'n ou Chinese medisyne dokter.
4.1 Drie-laag argitektuur van energieberging BMS
As gevolg van die groot aantal batteryselle in energiebergingstelsels, om koste te bespaar, word BMS oor die algemeen in lae geïmplementeer, met twee of drie lae.Tans is die hoofstroom drie lae: meesterbeheer/meesterbeheer/slawebeheer.
4.2 Gedetailleerde beskrywing van energieberging BMS
5) Huidige situasie en toekomstige tendens
Daar is verskeie tipes vervaardigers wat BMS vervaardig:
Die eerste kategorie is die eindgebruiker met die mees dominante krag in die kragbattery BMS – motorfabrieke.Trouens, die sterkste BMS-vervaardigingskrag in die buiteland is ook die motorfabrieke, soos General Motors, Tesla, ens. By die huis is daar BYD, Huating Power, ens.
Die tweede kategorie is batteryfabrieke, insluitend selvervaardigers en pakvervaardigers, soos Samsung, Ningde Times, Xinwangda, Desay Battery, Topband Co., Ltd., Beijing Purrad, ens.;
Die derde tipe BMS-vervaardigers is diegene met baie jare ondervinding in kragelektronika-tegnologie, en het R&D-spanne met universiteits- of verwante ondernemingsagtergronde, soos Eternal Electronics, Hangzhou Gaote Electronics, Xie Neng Technology, en Kegong Electronics.
Anders as die BBS van kragbatterye, wat hoofsaaklik deur terminale voertuigvervaardigers oorheers word, blyk dit dat die eindgebruikers van energiebergingsbatterye geen behoefte of spesifieke aksies het om deel te neem aan die navorsing en ontwikkeling en vervaardiging van BMS nie.Dit is ook onwaarskynlik dat hulle baie geld en energie sal bestee om grootskaalse batterybestuurstelsels te ontwikkel.Daarom kan dit in ag geneem word dat die energiebergingsbattery BMS-industrie nie 'n belangrike speler met absolute voordele het nie, wat 'n groot ruimte laat vir ontwikkeling en verbeelding vir batteryvervaardigers en -verkopers wat fokus op energiebergings-BMS.As die energiebergingsmark gevestig word, sal dit batteryvervaardigers en professionele BMS-vervaardigers baie ruimte vir ontwikkeling en minder mededingende weerstand gee.
Tans is daar relatief min professionele BMS-vervaardigers wat gefokus is op die ontwikkeling van energiebergings-BMS, hoofsaaklik as gevolg van die feit dat die energiebergingsmark nog in sy kinderskoene is en daar nog baie twyfel bestaan oor die toekomstige ontwikkeling van energieberging in die mark.Daarom het die meeste vervaardigers nie BMS ontwikkel wat verband hou met energieberging nie.In die werklike besigheidsomgewing is daar ook vervaardigers wat elektriese voertuigbatterye BMS koop vir gebruik as BMS vir energiebergingsbatterye.Daar word geglo dat professionele elektriese voertuig-BMS-vervaardigers in die toekoms waarskynlik ook 'n belangrike deel van die BMS-verskaffers sal word wat in grootskaalse energiebergingsprojekte gebruik word.
Op hierdie stadium is daar 'n gebrek aan eenvormige standaarde vir BMS wat deur verskeie energiebergingstelselverskaffers verskaf word.Verskillende vervaardigers het verskillende ontwerpe en definisies vir BMS, en afhangende van die verskillende batterye waarmee hulle versoenbaar is, kan die SOX-algoritme, gelykmakingstegnologie en kommunikasiedata-inhoud wat opgelaai word ook verskil.In die praktiese toepassing van BMS sal sulke verskille toedieningskoste verhoog en nadelig wees vir nywerheidsontwikkeling.Daarom sal die standaardisering en modularisering van BMS ook 'n belangrike ontwikkelingsrigting in die toekoms wees.
Pos tyd: Jan-15-2024