Batareya İdarəetmə Sistemi BMS Bilik və Funksiya, Giriş

BMS-in tam adı Batareya İdarəetmə Sistemidir.Bu, enerji saxlama batareyalarının vəziyyətinə nəzarət edən bir cihazdır.O, əsasən, ayrı-ayrı akkumulyator hüceyrələrinin ağıllı idarə edilməsi və saxlanılması, batareyaların həddindən artıq doldurulmasının və boşalmasının qarşısını almaq, batareyanın ömrünü uzatmaq və batareyanın vəziyyətini izləmək üçün istifadə olunur.Ümumiyyətlə, BMS bir dövrə lövhəsi və ya aparat qutusu kimi təmsil olunur.

 

BMS batareyanın enerji saxlama sisteminin əsas alt sistemlərindən biridir, batareyanın enerji saxlama blokunda hər bir batareyanın iş vəziyyətinə nəzarət etmək və enerji saxlama qurğusunun təhlükəsiz və etibarlı işləməsini təmin etmək üçün cavabdehdir.BMS real vaxt rejimində enerji saxlama batareyasının status parametrlərini (o cümlədən, lakin bununla məhdudlaşmayaraq, tək hüceyrə gərginliyi, batareya dirəyinin temperaturu, batareya dövrə cərəyanı, batareya paketinin terminal gərginliyi, akkumulyator sisteminin izolyasiya müqaviməti və s.) izləyə və toplaya bilər. daha çox sistem statusunun qiymətləndirilməsi parametrlərini əldə etmək üçün müvafiq status parametrləri üzrə lazımi təhlil və hesablamalar aparın.O, həmçinin bütün batareyanın enerji saxlama qurğusunun təhlükəsiz və etibarlı işləməsini təmin etmək üçün xüsusi mühafizə nəzarəti strategiyalarına uyğun olaraq enerji saxlama batareyasının özünə effektiv nəzarətə nail ola bilər.Eyni zamanda, BMS bütün enerji saxlama gücündə müxtəlif alt sistemlərin əlaqə nəzarətini yaratmaq üçün öz rabitə interfeysi və analoq/rəqəmsal giriş interfeysi vasitəsilə digər xarici qurğularla (PCS, EMS, yanğından mühafizə sistemi və s.) qarşılıqlı əlaqə qura bilər. stansiya, elektrik stansiyasının təhlükəsiz, etibarlı və səmərəli şəbəkəyə qoşulmuş işini təmin edir.

2) Memarlıq

Topologiya memarlığı baxımından BMS iki kateqoriyaya bölünür: mərkəzləşdirilmiş və müxtəlif layihə tələblərinə uyğun olaraq paylanmışdır.

 

Mərkəzləşdirilmiş BMS

Sadəcə olaraq, mərkəzləşdirilmiş BMS bütün hüceyrələri toplamaq üçün bir BMS aparatından istifadə edir ki, bu da bir neçə hüceyrəli ssenarilər üçün uyğundur.

Mərkəzləşdirilmiş BMS aşağı qiymət, yığcam struktur və yüksək etibarlılıq üstünlüklərinə malikdir və adətən aşağı tutumlu, aşağı ümumi təzyiqli və kiçik batareya sistemi həcmi olan ssenarilərdə, məsələn, elektrik alətləri, robotlar (işləyən robotlar, köməkçi robotlar), IOT ağıllı evləri (süpürən robotlar, elektrik tozsoranları), elektrik yükləyiciləri, aşağı sürətli elektrikli nəqliyyat vasitələri (elektrikli velosipedlər, elektrikli motosikletlər, elektrikli gəzinti avtomobilləri, elektrik patrul avtomobilləri, elektrik qolf arabaları və s.) və yüngül hibrid avtomobillər.

Mərkəzləşdirilmiş BMS aparatını yüksək gərginlikli və aşağı gərginlikli sahələrə bölmək olar.Yüksək gərginlikli sahə tək hüceyrə gərginliyini, sistemin ümumi gərginliyini toplamaq və izolyasiya müqavimətini izləmək üçün məsuliyyət daşıyır.Aşağı gərginlikli sahəyə enerji təchizatı sxemləri, CPU sxemləri, CAN rabitə sxemləri, idarəetmə sxemləri və s.

Sərnişin nəqliyyat vasitələrinin enerji akkumulyator sistemi yüksək tutum, yüksək ümumi təzyiq və böyük həcm istiqamətində inkişaf etməyə davam etdikcə, paylanmış BMS arxitekturaları əsasən plug-in hibrid və təmiz elektrik avtomobil modellərində istifadə olunur.

Paylanmış BMS

Hazırda sənayedə paylanmış BMS üçün müxtəlif terminlər mövcuddur və müxtəlif şirkətlərin fərqli adları var.Enerji batareyası BMS əsasən master-slave iki səviyyəli arxitekturaya malikdir:

 

Enerji saxlama BMS adətən akkumulyator paketinin böyük ölçüsünə görə üç pilləli arxitekturadır, qul və əsas idarəetmə təbəqələrinin üstündə master idarəetmə təbəqəsi var.

Batareyalar öz növbəsində yığınlar meydana gətirən batareya qruplarını meydana gətirdiyi kimi, üç pilləli BMS də eyni yuxarı qaydaya əməl edir:

Nəzarətdən: ayrı-ayrı batareyalardan məlumat toplayan batareya idarəetmə bloku (BMU).

Batareya hüceyrəsinin gərginliyinə və temperaturuna nəzarət edin

Paketdə batareyanın bərabərləşdirilməsi

Məlumat yükləmə

istilik idarəetmə

Anormal həyəcan

Master nəzarət: Batareya klasterinin idarə olunması bölməsi: BMU (batareya klasteri vahidi, həmçinin yüksək gərginlik idarəetmə vahidi HVU, BCMU və s. kimi tanınır), BMU məlumatının toplanması və batareya klasteri məlumatının toplanması üçün cavabdehdir.

Batareya klasterinin cərəyanının alınması, ümumi gərginliyin alınması, sızmanın aşkarlanması

Batareyanın vəziyyəti anormal olduqda söndürmə qoruması

BMS-in rəhbərliyi altında tutumun kalibrlənməsi və SOC kalibrlənməsi sonrakı doldurulma və boşalma idarəetməsi üçün əsas kimi ayrıca tamamlana bilər.

Batareya massivinin idarə olunması bölməsi (BAU) bütün enerji saxlama batareyaları yığınında batareyaların mərkəzləşdirilmiş şəkildə idarə edilməsinə cavabdehdir.O, müxtəlif batareya klasterinin idarəetmə bölmələrinə qoşulur və batareya massivinin iş vəziyyəti haqqında rəy bildirmək üçün digər cihazlarla məlumat mübadiləsi aparır.

Batareya massivinin doldurulması və boşaldılmasının idarə edilməsi

BMS sisteminin özünü yoxlaması və nasazlığın aşkarlanması siqnalı

Batareya paketində nasazlıq diaqnozu siqnalı

Batareya sırasındakı müxtəlif anormallıqlar və nasazlıqlar üçün təhlükəsizlik mühafizəsi

PCS və EMS kimi digər cihazlarla əlaqə saxlayın

Məlumatların saxlanması, ötürülməsi və emalı

Batareya idarəetmə təbəqəsi: ayrı-ayrı akkumulyatorlar haqqında müxtəlif məlumatların (gərginlik, temperatur) toplanması, batareyaların SOC və SOH-nin hesablanması və təhlili, ayrı-ayrı batareyaların aktiv bərabərləşdirilməsinə nail olmaq və ayrı-ayrı batareyalar haqqında anormal məlumatların akkumulyator blokunun vahid təbəqəsi BCMU-ya yüklənməsi üçün cavabdehdir.CAN xarici kommunikasiyası vasitəsilə o, papatya zənciri ilə bir-birinə bağlıdır.

Batareya idarəetmə təbəqəsi: BMU tərəfindən yüklənmiş ayrı-ayrı akkumulyatorlardan müxtəlif məlumatların toplanması, akkumulyator paketi haqqında müxtəlif məlumatların toplanması (paketin gərginliyi, paketin temperaturu), batareya paketinin doldurulması və boşaldılması cərəyanları, batareya paketinin SOC və SOH-nin hesablanması və təhlili üçün cavabdehdir. , və bütün məlumatların batareya klaster vahidi təbəqəsi BAMS-ə yüklənməsi.CAN xarici kommunikasiyası vasitəsilə o, papatya zənciri ilə bir-birinə bağlıdır.

Batareya klasterinin idarəetmə təbəqəsi: BCMU tərəfindən yüklənmiş müxtəlif batareya məlumatlarının toplanması və bütün məlumatların RJ45 interfeysi vasitəsilə enerji saxlama monitorinqi EMS sisteminə yüklənməsi üçün cavabdehdir;akkumulyatorun müvafiq anormal məlumatını PCS-yə (CAN və ya RS485 interfeysi) göndərmək üçün PCS ilə əlaqə qurmaq və PCS ilə əlaqə saxlamaq üçün quru aparat qovşaqları ilə təchiz edilmişdir.Bundan əlavə, o, akkumulyator sisteminin BSE (Batareya Dövlət Təxmini) qiymətləndirilməsini, elektrik sisteminin vəziyyətinin aşkar edilməsini, kontaktorun idarə edilməsini, istilik idarəetməsini, əməliyyatın idarə edilməsini, şarjın idarə edilməsini, diaqnostik idarəetməni həyata keçirir, daxili və xarici rabitə şəbəkəsinin idarə edilməsini həyata keçirir.CAN vasitəsilə tabeliyində olanlarla ünsiyyət qurur.

3) BMS nə edir?

BMS-in funksiyaları çoxdur, lakin əsas və bizi ən çox narahat edən üç aspektdir:

Bunlardan biri BMS-nin əsas funksiyası olan hissetmədir (dövlət idarəetməsi).O, gərginliyi, müqaviməti, temperaturu ölçür və nəticədə batareyanın vəziyyətini hiss edir.Biz batareyanın vəziyyətinin nə olduğunu, nə qədər enerji və tutuma malik olduğunu, nə qədər sağlam olduğunu, nə qədər enerji istehsal etdiyini və nə qədər təhlükəsiz olduğunu bilmək istəyirik.Bu hissiyyatdır.

İkincisi idarəetmədir (balansın idarə edilməsi).Bəzi insanlar BMS-nin batareyanın dayəsi olduğunu söyləyirlər.Onda bu dayə onu idarə etməlidir.Nə idarə etməli?Batareyanı mümkün qədər yaxşı etməkdir.Ən əsası balansın idarə edilməsi və istilik idarəetməsidir.

Üçüncüsü mühafizə (təhlükəsizliyin idarə edilməsi).Dayənin də bir işi var.Batareyanın bəzi statusu varsa, onu qorumaq və həyəcan siqnalı vermək lazımdır.

Əlbəttə ki, müəyyən protokollar vasitəsilə məlumatların sistem daxilində və ya xaricində ötürülməsini təmin edən rabitə idarəetmə komponenti də var.

BMS-in burada müzakirə edilməyən bir çox başqa funksiyaları var, məsələn, əməliyyata nəzarət, izolyasiyanın monitorinqi, istilik idarəetməsi və s..

 

3.1 Qavrama – Ölçmə və Qiymətləndirmə

BMS-in əsas funksiyası gərginlik, cərəyan, temperatur və vəziyyət kimi əsas parametrlər, həmçinin SOC və SOH kimi batareya vəziyyəti məlumatlarının hesablanması daxil olmaqla batareya parametrlərini ölçmək və qiymətləndirməkdir.Güc batareyaları sahəsi, burada müzakirə edilməyən SOP (güc vəziyyəti) və SOE (enerji vəziyyəti) hesablamalarını da əhatə edir.Biz daha geniş istifadə olunan ilk iki məlumat üzərində dayanacağıq.

Hüceyrə ölçüləri

1) Əsas məlumatın ölçülməsi: Batareyanı idarəetmə sisteminin ən əsas funksiyası, batareya idarəetmə sistemində bütün yüksək səviyyəli hesablamalar və nəzarət məntiqi üçün əsas olan ayrı-ayrı batareya hüceyrələrinin gərginliyini, cərəyanını və temperaturunu ölçməkdir.

2) İzolyasiya müqavimətinin sınağı: İzolyasiya testi bütün akkumulyator sistemi və batareya idarəetmə sistemi daxilində yüksək gərginlikli sistem üçün tələb olunur.

3) Yüksək gərginlikli bloklama aşkarlanması (HVIL): bütün yüksək gərginlikli sistemin bütövlüyünü təsdiqləmək və yüksək gərginlikli sistem dövrəsinin bütövlüyü pozulduqda təhlükəsizlik tədbirlərinə başlamaq üçün istifadə olunur.

SOC hesablanması

SOC batareyanın qalan tutumu olan Şarj vəziyyətini ifadə edir.Sadəcə olaraq, batareyada nə qədər enerji qaldığı göstərilir.

SOC BMS-də ən vacib parametrdir, çünki hər şey ona əsaslanır.Buna görə də, onun dəqiqliyi və möhkəmliyi (həmçinin səhvləri düzəltmə qabiliyyəti kimi tanınır) son dərəcə vacibdir.Dəqiq SOC olmadan heç bir mühafizə funksiyası BMS-nin düzgün işləməsini təmin edə bilməz, çünki batareya çox vaxt qorunan vəziyyətdə olacaq və batareyanın ömrünü uzatmaq mümkün olmayacaq.

Hazırda əsas SOC qiymətləndirmə metodlarına açıq dövrəli gərginlik metodu, cərəyan inteqrasiyası metodu, Kalman filtri metodu və neyron şəbəkə metodu daxildir.İlk iki üsul ümumiyyətlə istifadə olunur.Sonuncu iki üsul inteqrasiya modelləri və burada təfərrüatlı olmayan süni intellekt kimi qabaqcıl bilikləri əhatə edir.

Praktik tətbiqlərdə, batareyanın doldurulması və boşaldılması vəziyyətindən asılı olaraq müxtəlif alqoritmlər qəbul edilməklə, bir çox alqoritmlər tez-tez kombinasiyada istifadə olunur.

açıq dövrə gərginliyi üsulu

Açıq dövrəli gərginlik metodunun prinsipi akkumulyatorun uzunmüddətli statik yerləşdirilməsi şərti ilə açıq dövrə gərginliyi ilə SOC arasında nisbətən sabit funksional əlaqədən istifadə etmək və beləliklə, açıq dövrə gərginliyi əsasında SOC-ni qiymətləndirməkdir.Əvvəllər çox istifadə edilən qurğuşun-turşu akkumulyatorlu elektrik velosipedi SOC-u qiymətləndirmək üçün bu üsuldan istifadə edir.Açıq dövrə gərginliyi metodu sadə və rahatdır, lakin bir çox çatışmazlıqlar da var:

1. Batareyanı uzun müddət ayaq üstə saxlamaq lazımdır, əks halda açıq dövrə gərginliyini qısa müddət ərzində sabitləşdirmək çətin olacaq;

2. Batareyalarda, xüsusən də litium-dəmir fosfat batareyalarında gərginlik platosu var, burada terminal gərginliyi və SOC əyrisi SOC30%-80% diapazonunda təxminən xətti olur;

3. Batareya müxtəlif temperaturlarda və ya müxtəlif həyat mərhələlərindədir və açıq dövrə gərginliyi eyni olsa da, faktiki SOC fərqi böyük ola bilər;

Aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, bu elektrikli velosipeddən istifadə edərkən, cari SOC 100% olaraq göstərilirsə, sürətlənən zaman gərginlik azalır və güc 80% olaraq görünə bilər.Sürətlənməyi dayandırdığımız zaman gərginlik yüksəlir və güc yenidən 100%-ə sıçrayır.Beləliklə, elektrik skuterimizin güc göstəricisi dəqiq deyil.Dayandığımız zaman onun gücü var, amma işə düşəndə ​​gücü tükənir.Bu, batareya ilə bağlı problem olmaya bilər, lakin BMS-nin SoC alqoritminin çox sadə olması ilə əlaqədar ola bilər.

An-Şi inteqral üsulu

Anshicontinuous inteqrasiya metodu birbaşa SOC-un tərifi vasitəsilə real vaxtda SOC dəyərini hesablayır.

İlkin SOC dəyərini nəzərə alaraq, batareyanın cərəyanını ölçmək mümkün olduğu müddətcə (boşaltma cərəyanının müsbət olduğu yerdə) akkumulyator tutumunun dəyişməsi cari inteqrasiya vasitəsilə dəqiq hesablana bilər və nəticədə qalan SOC yaranır.

Bu üsul qısa müddət ərzində nisbətən etibarlı qiymətləndirmə nəticələrinə malikdir, lakin cari sensorun ölçmə səhvləri və batareya tutumunun tədricən azalması səbəbindən uzunmüddətli cərəyan inteqrasiyası müəyyən sapmalara səbəb olacaqdır.Buna görə də, ümumiyyətlə, aşağı dəqiqlik tələbləri ilə SOC qiymətləndirilməsi üçün ilkin dəyəri qiymətləndirmək üçün açıq dövrəli gərginlik metodu ilə birlikdə istifadə olunur və həmçinin qısamüddətli SOC proqnozu üçün Kalman filtrləmə üsulu ilə birlikdə istifadə edilə bilər.

SOC (State Of Charge) cari qalan tutum vəziyyətini əks etdirən BMS-nin əsas idarəetmə alqoritminə aiddir.Bu, əsasən amper-saat inteqrasiya metodu və EKF (Genişləndirilmiş Kalman Filtri) alqoritmi vasitəsilə, korreksiya strategiyaları ilə (məsələn, açıq dövrə gərginliyinin düzəldilməsi, tam yüklənmənin korreksiyası, şarj sonunun korreksiyası, müxtəlif temperaturlar və SOH altında tutumun korreksiyası, və s.).Amper-saat inteqrasiya üsulu cari əldəetmə dəqiqliyini təmin etmək şərti ilə nisbətən etibarlıdır, lakin möhkəm deyil.Səhvlərin yığılması səbəbindən, düzəliş strategiyaları ilə birləşdirilməlidir.EKF metodu möhkəmdir, lakin alqoritm nisbətən mürəkkəbdir və həyata keçirilməsi çətindir.Yerli əsas istehsalçılar otaq temperaturunda 6%-dən az dəqiqliyə nail ola bilərlər, lakin yüksək və aşağı temperaturda və batareyanın zəifləməsində qiymətləndirmək çətindir.

SOC korreksiyası

Cari dalğalanmalara görə təxmin edilən SOC qeyri-dəqiq ola bilər və qiymətləndirmə prosesinə müxtəlif korreksiya strategiyaları daxil edilməlidir.

 

SOH hesablanması

SOH batareyanın cari sağlamlıq vəziyyətini (və ya batareyanın deqradasiya dərəcəsini) göstərən Sağlamlıq Vəziyyətinə aiddir.O, adətən 0 və 100% arasında bir dəyər kimi təmsil olunur, 80%-dən aşağı olan dəyərlər ümumiyyətlə batareyanın artıq istifadəyə yararsız olduğunu göstərir.Batareyanın tutumunda və ya daxili müqavimətdə dəyişikliklərlə təmsil oluna bilər.Tutumdan istifadə edərkən, cari batareyanın faktiki tutumu akkumulyatorun işləmə prosesinin məlumatlarına əsasən qiymətləndirilir və bunun nominal tutuma nisbəti SOH-dir.Dəqiq SOH batareyası pisləşən zaman digər modulların qiymətləndirmə dəqiqliyini artıracaq.

Sənayedə SOH-nin iki fərqli tərifi var:

Gücün azalmasına əsaslanan SOH tərifi

Litium-ion batareyaların istifadəsi zamanı batareyanın içərisindəki aktiv material tədricən azalır, daxili müqavimət artır və tutum azalır.Beləliklə, SOH batareyanın tutumu ilə qiymətləndirilə bilər.Batareyanın sağlamlıq vəziyyəti cari tutumun ilkin tutuma nisbəti kimi ifadə edilir və onun SOH-u belə müəyyən edilir:

SOH=(C_standard-C_fade)/C_standard ×100%

Burada: C_fade batareyanın itirilmiş tutumudur;C_standart nominal tutumdur.

IEEE standartı 1188-1996, enerji batareyasının tutumu 80% -ə düşdükdə batareyanın dəyişdirilməsini nəzərdə tutur.Buna görə də biz adətən hesab edirik ki, batareya SOH 80%-dən aşağı olduqda mövcud deyil.

Gücün zəifləməsinə əsaslanan SOH tərifi (Power Fade)

Demək olar ki, bütün növ batareyaların köhnəlməsi batareyanın daxili müqavimətinin artmasına səbəb olacaqdır.Batareyanın daxili müqaviməti nə qədər yüksək olarsa, mövcud güc də bir o qədər aşağı olar.Buna görə də, SOH gücün zəifləməsindən istifadə edərək təxmin edilə bilər.

3.2 İdarəetmə – Balanslaşdırılmış Texnologiya

Hər bir batareyanın öz "şəxsiyyəti" var.

Balans haqqında danışmaq üçün batareyalardan başlamalıyıq.Hətta eyni istehsalçı tərəfindən eyni partiyada istehsal olunan batareyaların öz həyat dövrləri və "şəxsiyyətləri" var - hər bir batareyanın tutumu tam olaraq eyni ola bilməz.Bu uyğunsuzluğun iki səbəbi var:

Bunlardan biri hüceyrə istehsalının uyğunsuzluğudur

Biri elektrokimyəvi reaksiyaların uyğunsuzluğudur.

istehsal uyğunsuzluğu

İstehsal uyğunsuzluqlarını başa düşmək asandır.Məsələn, istehsal prosesi zamanı diafraqma uyğunsuzluğu və katod və anod materialının uyğunsuzluğu ümumi batareya tutumunun uyğunsuzluğu ilə nəticələnə bilər.Standart 50AH batareya 49AH və ya 51AH ola bilər.

elektrokimyəvi uyğunsuzluq

Elektrokimyanın uyğunsuzluğu ondan ibarətdir ki, batareyanın doldurulması və boşaldılması prosesində, hətta iki hüceyrənin istehsalı və emalı eyni olsa belə, istilik mühiti elektrokimyəvi reaksiya prosesində heç vaxt ardıcıl ola bilməz.Məsələn, batareya modullarını hazırlayarkən, ətrafdakı halqanın temperaturu ortadan daha aşağı olmalıdır.Bu, şarj və boşalma məbləğləri arasında uzunmüddətli uyğunsuzluqla nəticələnir və bu da öz növbəsində akkumulyator hüceyrəsinin tutumunun uyğunsuzluğuna gətirib çıxarır;Batareya hüceyrəsindəki SEI filminin doldurulması və boşaldılması cərəyanları uzun müddət uyğunsuz olduqda, SEI filminin yaşlanması da uyğunsuz olacaq.

*SEI filmi: “bərk elektrolit interfeysi” (bərk elektrolit interfeysi).Maye litium-ion batareyasının ilk yük boşaltma prosesi zamanı elektrod materialı elektrod materialının səthini örtən bir passivasiya təbəqəsi yaratmaq üçün bərk-maye faza interfeysindəki elektrolitlə reaksiya verir.SEI filmi elektron izolyatordur, lakin litium ionlarının əla keçiricisidir və bu, təkcə elektrodu qorumur, həm də batareyanın işinə təsir etmir.SEI filminin qocalması batareyanın sağlamlığına əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir.

Buna görə də, batareya paketlərinin qeyri-bərabərliyi (və ya diskretliyi) batareyanın işləməsinin qaçılmaz təzahürüdür.

Niyə balans lazımdır

Batareyalar fərqlidir, bəs niyə onları eyni hala gətirməyə çalışmırsınız?Çünki uyğunsuzluq batareya paketinin işinə təsir edəcək.

Serialdakı batareya dəsti qısa lülə effektini izləyir: seriyalı akkumulyator paketi sistemində bütün akkumulyator paketi sisteminin tutumu ən kiçik vahid vahid tərəfindən müəyyən edilir.

Tutaq ki, üç batareyadan ibarət bir batareya paketimiz var:

e bilirik ki, həddindən artıq doldurma və boşalma batareyaları ciddi şəkildə zədələyə bilər.Buna görə də, B batareyası doldurulma zamanı tam doldurulduqda və ya boşalma zamanı B batareyasının SoC çox aşağı olduqda, B batareyasını qorumaq üçün şarj və boşalmanı dayandırmaq lazımdır. Nəticədə, A və C batareyalarının gücü tam ola bilməz. istifadə olunur.

Bu gətirib çıxarır:

Batareya paketinin faktiki istifadə edilə bilən tutumu azalıb: Mövcud tutumdan istifadə edə bilən Batareya A və C indi B Batareyasını yerləşdirmək üçün bunu edə bilmir. uzun boylu adam böyük addımlar ata bilmir.

Azaldılmış batareya ömrü: Daha kiçik addım uzunluğu daha çox addım tələb edir və ayaqları daha çox yorur.Azaldılmış tutumla doldurma və boşalma dövrlərinin sayı artır, nəticədə batareya daha çox deqradasiyaya uğrayır.Məsələn, tək bir hüceyrə 100% DoD ilə 4000 dövrə nail ola bilər, lakin faktiki istifadədə 100% -ə çata bilməz və dövrlərin sayı əlbəttə ki, 4000-ə çatmayacaq.

*DoD, Depth of decharge, batareyanın boşalma qabiliyyətinin batareyanın nominal tutumuna nisbətini göstərir.

Batareyaların uyğunsuzluğu batareya paketinin performansının azalmasına səbəb olur.Batareya modulunun ölçüsü böyük olduqda, bir neçə batareya sətirləri ardıcıl olaraq bağlanır və böyük tək gərginlik fərqi bütün qutunun tutumunun azalmasına səbəb olacaqdır.Ardıcıl olaraq nə qədər çox batareya bağlansa, bir o qədər çox tutum itirirlər.Bununla belə, tətbiqlərimizdə, xüsusən enerji saxlama sistemi tətbiqlərində iki vacib tələb var:

Birincisi, uzun ömürlü batareyadır ki, bu da istismar və texniki xidmət xərclərini xeyli azalda bilər.Enerji saxlama sistemi batareya paketinin ömrü üçün yüksək tələblərə malikdir.Yerli olanların əksəriyyəti 15 il üçün nəzərdə tutulmuşdur.İldə 300 dövr fərz etsək, 15 il 4500 dövrdür, bu hələ çox yüksəkdir.Biz hər bir batareyanın ömrünü maksimuma çatdırmalıyıq ki, bütün batareya paketinin ümumi ömrü dizayn müddətinə mümkün qədər çatsın və batareyanın dağılmasının batareya paketinin ömrünə təsirini azaltsın.

İkinci dərin dövr, xüsusilə də pik təraş tətbiqi ssenarisində, daha bir kVt/saat elektrik enerjisinin buraxılması daha bir gəlir nöqtəsi gətirəcək.Yəni, biz 80% DoD və ya 90% DoD edəcəyik.Enerji saxlama sistemində dərin dövran istifadə edildikdə, quyruq boşalması zamanı batareyanın dağılması özünü göstərəcəkdir.Buna görə, dərin doldurma və dərin boşalma şəraitində hər bir hüceyrənin tutumunun tam sərbəst buraxılmasını təmin etmək üçün enerji saxlama BMS-nin güclü bərabərləşdirmə idarəetmə imkanlarına malik olmasını və batareya hüceyrələri arasında ardıcıllığın yaranmasının qarşısını almaq lazımdır. .

Bu iki tələb batareyanın uyğunsuzluğuna tamamilə ziddir.Daha səmərəli batareya paketi tətbiqlərinə nail olmaq üçün batareyanın uyğunsuzluğunun təsirini azaltmaq üçün daha effektiv balanslaşdırma texnologiyasına malik olmalıyıq.

tarazlıq texnologiyası

Batareyanın bərabərləşdirilməsi texnologiyası müxtəlif tutumlu batareyaları eyni hala gətirmək üsuludur.İki ümumi bərabərləşdirmə üsulu var: enerjinin yayılmasının bir istiqamətli bərabərləşdirilməsi (passiv bərabərləşdirmə) və enerji ötürülməsinin iki yönlü bərabərləşdirilməsi (aktiv bərabərləşdirmə).

(1) Passiv balans

Passiv bərabərləşdirmə prinsipi, batareyaların hər bir sətirində dəyişdirilə bilən boşalma rezistorunu paralelləşdirməkdir.BMS, elektrik enerjisini istilik kimi yayaraq daha yüksək gərginlikli hüceyrələri boşaltmaq üçün boşalma rezistorunu idarə edir.Məsələn, B batareyası demək olar ki, tam doldurulduqda, B batareyasındakı rezistorun artıq elektrik enerjisini istilik kimi yaymasına imkan vermək üçün açar açılır.Sonra A və C batareyaları da tam doldurulana qədər doldurulma davam edir.

Bu üsul yalnız yüksək gərginlikli hüceyrələri boşalda bilər və aşağı tutumlu hüceyrələri doldura bilməz.Boşaltma müqavimətinin güc məhdudiyyəti səbəbindən bərabərləşdirmə cərəyanı ümumiyyətlə kiçikdir (1A-dan az).

Passiv bərabərləşdirmənin üstünlükləri aşağı qiymət və sadə sxem dizaynıdır;çatışmazlıqlar odur ki, bərabərləşdirmə üçün ən aşağı qalan batareya tutumuna əsaslanır, bu, az qalan tutumlu batareyaların tutumunu artıra bilmir və bərabərləşdirilmiş gücün 100% -i istilik şəklində sərf olunur.

(2) Aktiv balans

Alqoritmlər vasitəsilə çoxlu sayda batareyalar enerji saxlama komponentlərindən istifadə edərək yüksək gərginlikli hüceyrələrin enerjisini aşağı gərginlikli hüceyrələrə ötürür, daha yüksək gərginlikli batareyaları boşaldır və aşağı gərginlikli hüceyrələri doldurmaq üçün ayrılan enerjidən istifadə edir.Enerji əsasən dağılmaq əvəzinə ötürülür.

Beləliklə, şarj zamanı ilk olaraq 100% gərginliyə çatan B batareyası A və C-yə boşalır və üç batareya birlikdə tam doldurulur.Boşaltma zamanı, B batareyasının qalan yükü çox az olduqda, A və C B "doldurur" ki, B hüceyrəsi boşalmanı bu qədər tez dayandırmaq üçün SOC həddinə çatmasın.

Aktiv balanslaşdırma texnologiyasının əsas xüsusiyyətləri

(1) Batareya paketinin səmərəliliyini artırmaq üçün yüksək və aşağı gərginliyi tarazlayın: Doldurma və boşaltma zamanı və istirahət zamanı yüksək gərginlikli batareyalar boşaldıla bilər və aşağı gərginlikli batareyalar doldurula bilər;

(2) Az itkili enerji ötürülməsi: enerji sadəcə itirilməkdən daha çox ötürülür, enerjidən istifadənin səmərəliliyini artırır;

(3) Böyük tarazlıq cərəyanı: Ümumiyyətlə, tarazlıq cərəyanı 1 ilə 10A arasındadır və tarazlıq daha sürətlidir;

Aktiv bərabərləşdirmə müvafiq sxemlərin və enerji saxlama cihazlarının konfiqurasiyasını tələb edir ki, bu da böyük həcmə və artan qiymətə səbəb olur.Bu iki şərt birlikdə aktiv bərabərləşdirmənin təşviq edilməsinin və tətbiqinin asan olmadığını müəyyən edir.

Bundan əlavə, aktiv bərabərləşdirmənin doldurulması və boşaldılması prosesi batareyanın dövriyyə müddətini gizli şəkildə artırır.Balans əldə etmək üçün doldurulması və boşaldılması tələb olunan hüceyrələr üçün əlavə iş yükü onların adi hüceyrələrin yaşlanmasını aşmasına səbəb ola bilər və nəticədə digər hüceyrələrlə daha böyük performans boşluğu yaranır.

Bəzi ekspertlər hesab edirlər ki, yuxarıdakı iki ifadə dissipativ tarazlığa və qeyri-dissipativ tarazlığa uyğun olmalıdır.Onun aktiv və ya passiv olması tarazlıq prosesini işə salan hadisədən asılı olmalıdır.Sistem passiv olması lazım olan bir vəziyyətə çatırsa, passivdir.Əgər o, insanlar tərəfindən müəyyən edilirsə, tarazlıq proqramının balanslaşdırılması lazım olmadığı halda təyin edilməsinə aktiv tarazlıq deyilir.

Məsələn, boşalma sona çatdıqda, digər hüceyrələr hələ də gücə malik olduğu halda, ən aşağı gərginlikli hüceyrə boşalma kəsmə gərginliyinə çatmışdır.Bu zaman mümkün qədər çox elektrik boşalması üçün sistem yüksək enerjili hüceyrələrin elektrik enerjisini aşağı enerjili hüceyrələrə köçürür və boşalma prosesinin bütün enerji boşalana qədər davam etməsinə şərait yaradır.Bu passiv bərabərləşdirmə prosesidir.Əgər sistem hələ də 40% güc qaldıqda boşalmanın sonunda balanssızlığın olacağını təxmin edərsə, aktiv bərabərləşdirmə prosesinə başlayacaq.

Aktiv bərabərləşdirmə mərkəzləşdirilmiş və mərkəzləşdirilməmiş üsullara bölünür.Mərkəzləşdirilmiş bərabərləşdirmə metodu bütün batareya paketindən enerji əldə edir və sonra daha az enerji ilə batareyalara enerji əlavə etmək üçün enerjiyə çevrilmə cihazından istifadə edir.Mərkəzləşdirilməmiş bərabərləşdirmə, bitişik batareyalar arasında enerjinin axmasına imkan verən induktor və ya kondansatör ola bilən bitişik batareyalar arasında enerji saxlama əlaqəsini əhatə edir.

Mövcud tarazlığa nəzarət strategiyasında hüceyrə gərginliyini nəzarət hədəfi parametri kimi qəbul edənlər də var, həmçinin balansa nəzarət hədəfi parametri kimi SOC-dan istifadə etməyi təklif edənlər də var.Nümunə olaraq hüceyrə gərginliyini götürək.

Birincisi, bərabərləşdirməni başlatmaq və bitirmək üçün bir cüt həddi təyin edin: məsələn, bir batareya dəstində, bir hüceyrənin həddindən artıq gərginliyi ilə dəstin orta gərginliyi arasındakı fərq 50 mV-a çatdıqda, bərabərləşdirmə işə salınır və nə vaxt 5mV-ə çatır, bərabərləşdirmə başa çatır.

BMS sabit bir əldəetmə dövrünə uyğun olaraq hər bir hüceyrənin gərginliyini toplayır, orta dəyəri hesablayır və sonra hər bir hüceyrə gərginliyi ilə orta dəyər arasındakı fərqi hesablayır;

Maksimum fərq 50mV-ə çatarsa, BMS bərabərləşdirmə prosesinə başlamalıdır;

Fərq dəyərləri 5mV-dən az olana qədər bərabərləşdirmə prosesi zamanı 2-ci addımı davam etdirin və sonra bərabərləşdirməni bitirin.

Qeyd etmək lazımdır ki, bütün BMS-lər bu addımı tələb etmir və sonrakı strategiyalar balans metodundan asılı olaraq dəyişə bilər.

Balans texnologiyası həm də batareyanın növü ilə bağlıdır.Ümumiyyətlə, LFP-nin aktiv balans üçün daha uyğun olduğuna inanılır, üçlü batareyalar isə passiv balans üçün uyğundur.

BMS-də gərgin rəqabət mərhələsi əsasən qiymət və etibarlılıq ilə dəstəklənir.Hazırda aktiv balanslaşdırmanın eksperimental yoxlanılmasına hələ nail olunmayıb.Funksional təhlükəsizlik səviyyəsinin ASIL-C və ASIL-D-yə doğru irəliləməsi gözlənilir, lakin dəyəri kifayət qədər yüksəkdir.Buna görə də, indiki böyük şirkətlər aktiv balanslaşdırma tədqiqatlarına ehtiyatla yanaşırlar.Bəzi böyük fabriklər hətta balanslaşdırma modulunu ləğv etmək və yanacaq daşıyan avtomobillərə texniki qulluq kimi bütün balanslaşdırmanı xaricdə həyata keçirmək istəyirlər.Avtomobil hər dəfə müəyyən məsafə qət etdikdə xarici balanslaşdırma üçün 4S mağazasına gedəcək.Bu, bütün avtomobil BMS-nin qiymətini azaldacaq və həmçinin müvafiq 4S mağazasından faydalanacaq.Bu, bütün tərəflər üçün qazan-qazan vəziyyətidir.Ona görə də şəxsən mən başa düşürəm ki, bu, trendə çevrilə bilər!

3.3 Mühafizə – nasazlığın diaqnostikası və həyəcan siqnalı

BMS monitorinqi elektrik sisteminin avadanlığı ilə uyğunlaşdırılır və batareyanın müxtəlif işləmə şərtlərinə görə müxtəlif uğursuzluq səviyyələrinə (kiçik nasazlıq, ciddi nasazlıq, ölümcül uğursuzluq) bölünür.Müxtəlif nasazlıq səviyyələrində müxtəlif idarəetmə tədbirləri həyata keçirilir: xəbərdarlıq, enerjinin məhdudlaşdırılması və ya birbaşa yüksək gərginliyin kəsilməsi.Uğursuzluqlara məlumatların toplanması və rasionallıq uğursuzluqları, elektrik nasazlıqları (sensorlar və aktuatorlar), rabitə xətaları və batareyanın vəziyyətinin nasazlığı daxildir.

Ümumi bir nümunə, batareya həddindən artıq qızdıqda, BMS yığılmış batareyanın temperaturu əsasında batareyanın həddindən artıq qızdığını müəyyən edir, sonra bu batareyanın dövrəsini ayırmaq üçün idarə edir, həddindən artıq istiləşmədən qoruyur və EMS kimi idarəetmə sistemlərinə xəbərdarlıq göndərir.

3.4 Rabitə

BMS-nin normal fəaliyyətini onun rabitə funksiyasından ayırmaq olmaz.Batareyanın idarə edilməsi zamanı batareyaya nəzarət etmək, batareyanın vəziyyətini xarici dünyaya ötürmək və ya idarəetmə təlimatlarını qəbul etmək olsun, sabit rabitə tələb olunur.

Güc akkumulyator sistemində BMS-nin bir ucu akkumulyatora, digər ucu isə bütün avtomobilin idarəetmə və elektron sistemlərinə qoşulur.Ümumi mühit CAN protokolundan istifadə edir, lakin batareya paketinin daxili komponentləri arasında daxili CAN-dan istifadə ilə batareya paketi ilə bütün avtomobil arasında avtomobil CAN-dan istifadə arasında fərq var.

Bunun əksinə olaraq, enerji saxlama BMS və daxili rabitə əsasən CAN protokolundan istifadə edir, lakin onun xarici rabitəsi (xarici əsasən enerji saxlama elektrik stansiyasının dispetçer sisteminə PCS aiddir) tez-tez TCP/IP protokolu və modbus protokolu formatlarından İnternet protokolundan istifadə edir.

4) Enerji saxlama BMS

Enerji saxlama BMS istehsalçıları ümumiyyətlə enerji batareyası BMS-dən təkamül etdilər, buna görə də bir çox dizayn və terminlərin tarixi mənşəyi var

Məsələn, enerji batareyası ümumiyyətlə BMU (Batareya Monitoru Vahidi) və BCU (Batareya İdarəetmə Birimi) bölünür, birincisi məlumatları toplayır, ikincisi isə onu idarə edir.

Batareya hüceyrəsi elektrokimyəvi proses olduğundan, birdən çox batareya hüceyrəsi bir batareya meydana gətirir.Hər bir batareya hüceyrəsinin xüsusiyyətlərinə görə, istehsal prosesi nə qədər dəqiq olsa da, zamanla və mühitdən asılı olaraq hər bir batareya hüceyrəsində səhvlər və uyğunsuzluqlar olacaq.Buna görə də, batareya idarəetmə sistemi məhdud parametrlər vasitəsilə batareyanın hazırkı vəziyyətini qiymətləndirməkdir ki, bu da bir az ənənəvi Çin tibb həkiminin fiziki və kimyəvi analiz tələb edən Qərb təbabətindən daha çox simptomları müşahidə edərək xəstəyə diaqnoz qoymasına bənzəyir.İnsan bədəninin fiziki-kimyəvi analizi böyük miqyaslı eksperimental alətlərlə ölçülə bilən akkumulyatorun elektrokimyəvi xüsusiyyətlərinə bənzəyir.Bununla belə, quraşdırılmış sistemlər üçün elektrokimyanın bəzi göstəricilərini qiymətləndirmək çətindir.Buna görə də, BMS köhnə Çin tibb həkimi kimidir.

4.1 Enerji saxlama BMS-nin üç qatlı arxitekturası

Enerji saxlama sistemlərində çox sayda akkumulyator hüceyrəsi olduğundan, xərclərə qənaət etmək üçün BMS ümumiyyətlə iki və ya üç qatlı təbəqələrdə həyata keçirilir.Hazırda əsas axın üç təbəqədən ibarətdir: master nəzarət/master nəzarət/slave nəzarət.

4.2 Enerji saxlama BMS-nin ətraflı təsviri

5) Mövcud vəziyyət və gələcək tendensiya

BMS istehsal edən bir neçə növ istehsalçı var:

Birinci kateqoriya BMS - avtomobil fabriklərinin enerji akkumulyatorunda ən dominant gücə malik olan son istifadəçidir.Əslində, xaricdə ən güclü BMS istehsal gücü də General Motors, Tesla və s. kimi avtomobil zavodlarıdır. Ölkədə BYD, Huating Power və s.

İkinci kateqoriya Samsung, Ningde Times, Xinwangda, Desay Battery, Topband Co., Ltd., Pekin Purrad və s. kimi hüceyrə istehsalçıları və paket istehsalçıları da daxil olmaqla batareya zavodlarıdır;

Üçüncü növ BMS istehsalçıları güc elektronikası texnologiyası sahəsində uzun illər təcrübəsi olanlardır və Eternal Electronics, Hangzhou Gaote Electronics, Xie Neng Technology və Kegong Electronics kimi universitet və ya əlaqəli müəssisə mənşəli AR-GE qruplarına malikdirlər.

Əsasən terminal avtomobil istehsalçılarının üstünlük təşkil etdiyi güc batareyalarının BMS-dən fərqli olaraq, enerji saxlama batareyalarının son istifadəçilərinin BMS-nin tədqiqat və inkişafında və istehsalında iştirak etmək üçün heç bir ehtiyacı və ya xüsusi hərəkətləri olmadığı görünür.Onların geniş miqyaslı akkumulyator idarəetmə sistemlərini inkişaf etdirmək üçün çoxlu pul və enerji sərf etmələri də çətin ki.Buna görə də hesab etmək olar ki, enerji saxlama batareyası BMS sənayesi mütləq üstünlüklərə malik mühüm oyunçuya malik deyil və enerji saxlama BMS-ə diqqət yetirən akkumulyator istehsalçıları və satıcıları üçün inkişaf və təxəyyül üçün böyük yer buraxır.Enerji saxlama bazarı qurularsa, bu, batareya istehsalçılarına və peşəkar BMS istehsalçılarına inkişaf üçün çox yer və daha az rəqabət müqaviməti verəcəkdir.

Hal-hazırda, enerji saxlama BMS-nin inkişafına diqqət yetirən peşəkar BMS istehsalçıları nisbətən azdır, əsasən enerji saxlama bazarının hələ başlanğıc mərhələsində olması və bazarda enerji saxlama sisteminin gələcək inkişafı ilə bağlı hələ də çoxlu şübhələrin olması ilə əlaqədardır.Buna görə də, əksər istehsalçılar enerjinin saxlanması ilə bağlı BMS hazırlamayıblar.Faktiki iş mühitində, enerji saxlama batareyaları üçün BMS kimi istifadə etmək üçün elektrik avtomobil akkumulyatoru BMS satın alan istehsalçılar da var.Gələcəkdə peşəkar elektrik avtomobili BMS istehsalçılarının da böyük miqyaslı enerji saxlama layihələrində istifadə olunan BMS təchizatçılarının mühüm hissəsi olacağına inanılır.

Bu mərhələdə müxtəlif enerji saxlama sistemləri təchizatçıları tərəfindən təmin edilən BMS üçün vahid standartların çatışmazlığı var.Fərqli istehsalçıların BMS üçün müxtəlif dizayn və tərifləri var və onların uyğun olduğu müxtəlif batareyalardan asılı olaraq SOX alqoritmi, bərabərləşdirmə texnologiyası və yüklənmiş rabitə məlumatlarının məzmunu da dəyişə bilər.BMS-nin praktiki tətbiqində bu cür fərqlər tətbiq xərclərini artıracaq və sənayenin inkişafına zərər verəcəkdir.Buna görə də, BMS-nin standartlaşdırılması və modullaşdırılması da gələcəkdə mühüm inkişaf istiqaməti olacaqdır.