Система за управление на батерията BMS знания и функции, Въведение

Пълното име на BMS е Battery Management System.Това е устройство, което следи състоянието на батериите за съхранение на енергия.Използва се главно за интелигентно управление и поддръжка на отделни акумулаторни клетки, предотвратяване на презареждане и прекомерно разреждане на батериите, удължаване на живота на батерията и наблюдение на състоянието на батерията.Обикновено BMS се представя като платка или хардуерна кутия.

 

BMS е една от основните подсистеми на системата за съхранение на енергия на батерията, отговорна за наблюдението на работното състояние на всяка батерия в модула за съхранение на енергия на батерията и осигуряването на безопасна и надеждна работа на модула за съхранение на енергия.BMS може да наблюдава и събира параметрите на състоянието на батерията за съхранение на енергия в реално време (включително, но не само, напрежение на единична клетка, температура на полюсите на батерията, ток на веригата на батерията, напрежение на клемите на батерията, съпротивление на изолацията на батерията и др.) и извършете необходимия анализ и изчисление на съответните параметри на състоянието, за да получите повече параметри за оценка на състоянието на системата.Той може също така да постигне ефективен контрол на самата батерия за съхранение на енергия в съответствие със специфични стратегии за контрол на защитата, за да осигури безопасна и надеждна работа на целия модул за съхранение на енергия на батерията.В същото време BMS може да взаимодейства с други външни устройства (PCS, EMS, противопожарна система и т.н.) чрез собствен комуникационен интерфейс и аналогов/цифров входен интерфейс, за да формира контрол на връзката на различни подсистеми в цялата мощност за съхранение на енергия станция, осигуряваща безопасна, надеждна и ефективна свързана с мрежата работа на електроцентралата.

2) Архитектура

От гледна точка на топологичната архитектура, BMS е разделена на две категории: централизирана и разпределена според изискванията на различни проекти.

 

Централизирана BMS

Просто казано, централизираният BMS използва единичен BMS хардуер за събиране на всички клетки, което е подходящо за сценарии с малко клетки.

Централизираната BMS има предимствата на ниска цена, компактна структура и висока надеждност и обикновено се използва в сценарии с нисък капацитет, ниско общо налягане и малък обем на батерийната система, като електрически инструменти, роботи (работни роботи, помощни роботи), IOT интелигентни домове (метачни роботи, електрически прахосмукачки), електрически мотокари, електрически нискоскоростни превозни средства (електрически велосипеди, електрически мотоциклети, електрически коли за разглеждане на забележителности, електрически патрулни коли, електрически колички за голф и др.) и леки хибридни превозни средства.

Централизираният BMS хардуер може да бъде разделен на зони с високо и ниско напрежение.Зоната с високо напрежение е отговорна за събирането на напрежението на една клетка, общото напрежение на системата и наблюдението на изолационното съпротивление.Областта с ниско напрежение включва захранващи вериги, вериги на процесора, CAN комуникационни вериги, управляващи вериги и т.н.

Тъй като системата от захранващи батерии на пътническите превозни средства продължава да се развива към висок капацитет, високо общо налягане и голям обем, разпределените BMS архитектури се използват главно в моделите на plug-in хибриди и чисто електрически превозни средства.

Разпределен BMS

Понастоящем има различни термини за разпределени BMS в индустрията и различните компании имат различни имена.Захранващата батерия BMS има предимно двустепенна архитектура главен-подчинен:

 

BMS за съхранение на енергия обикновено е тристепенна архитектура поради големия размер на батерията, с главен контролен слой над подчинения и главния контролен слой.

Точно както батериите образуват клъстери от батерии, които от своя страна образуват стекове, тристепенният BMS също следва същото правило нагоре:

От управлението: блок за управление на батерията (BMU), който събира информация от отделните батерии.

Следете напрежението и температурата на батерията

Изравняване на батерията в пакета

Качване на информация

управление на топлината

Ненормална аларма

Главно управление: Блок за управление на клъстера на батерията: BCU (блок на клъстера на батерията, известен също като модул за управление на високо напрежение HVU, BCMU и т.н.), отговорен за събирането на информация за BMU и събирането на информация за клъстера на батерията.

Придобиване на ток на клъстер на батерията, придобиване на общо напрежение, откриване на течове

Защита при изключване, когато състоянието на батерията е необичайно

Под управлението на BMS, калибрирането на капацитета и SOC калибрирането могат да бъдат завършени отделно като основа за последващо управление на зареждането и разреждането

Устройството за управление на масива от батерии (BAU) е отговорно за централизирано управление на батериите в целия стек батерии за съхранение на енергия.Той се свързва с различни единици за управление на батерийни клъстери и обменя информация с други устройства, за да предостави обратна информация за работното състояние на масива от батерии.

Управление на зареждането и разреждането на батерията

Аларма за самоконтрол и диагностика на BMS система

Аларма за диагностика на повреда на батерията

Безопасна защита за различни аномалии и повреди в масива на батерията

Комуникирайте с други устройства като PCS и EMS

Съхранение, предаване и обработка на данни

Слой за управление на батерията: отговаря за събирането на различна информация (напрежение, температура) на отделните батерии, изчисляването и анализирането на SOC и SOH на батериите, постигането на активно изравняване на отделните батерии и качването на необичайна информация за отделните батерии към слоя на модула на батерийния пакет BCMU.Чрез CAN външна комуникация, той е свързан чрез последователна верига.

Слой за управление на батерията: отговаря за събирането на различна информация от отделни батерии, качена от BMU, събира различна информация за батерията (напрежение на опаковката, температура на опаковката), ток на зареждане и разреждане на батерията, изчисляване и анализиране на SOC и SOH на батерията , и качване на цялата информация в слоя BAMS на клъстерния модул на батерията.Чрез CAN външна комуникация, той е свързан чрез последователна верига.

Слой за управление на клъстера на батерията: отговаря за събирането на различна информация за батерията, качена от BCMU и качването на цялата информация в EMS системата за наблюдение на съхранение на енергия чрез интерфейс RJ45;комуникиране с PCS за изпращане на съответната необичайна информация за батерията към PCS (CAN или RS485 интерфейс) и оборудвано с хардуерни сухи възли за комуникация с PCS.В допълнение, той извършва BSE (Оценка на състоянието на батерията) оценка на акумулаторната система, откриване на състоянието на електрическата система, управление на контактори, управление на топлината, управление на операциите, управление на зареждането, управление на диагностиката и извършва управление на вътрешна и външна комуникационна мрежа.Комуникира с подчинените чрез CAN.

3) Какво прави BMS?

Функциите на BMS са многобройни, но същността и това, за което сме най-загрижени, са три аспекта:

Единият е сензор (управление на състоянието), което е основната функция на BMS.Той измерва напрежението, съпротивлението, температурата и в крайна сметка усеща състоянието на батерията.Искаме да знаем какво е състоянието на батерията, колко енергия и капацитет има, колко здрава е, колко енергия произвежда и колко безопасна е.Това е усещане.

Второто е управление (управление на баланса).Някои хора казват, че BMS е бавачката на батерията.Тогава тази бавачка трябва да се справи.Какво да управляваме?Това е да направи батерията възможно най-добра.Най-основното е управление на баланса и управление на топлината.

Третата е защита (управление на безопасността).Бавачката също има работа.Ако батерията има някакъв статус, тя трябва да бъде защитена и трябва да се вдигне аларма.

Разбира се, има и компонент за управление на комуникацията, който прехвърля данни в или извън системата чрез определени протоколи.

BMS има много други функции, като контрол на работата, мониторинг на изолацията, управление на топлината и др., които не се обсъждат тук.

 

3.1 Възприятие – измерване и оценка

Основната функция на BMS е да измерва и оценява параметрите на батерията, включително основни параметри като напрежение, ток, температура и състояние, както и изчисления на данните за състоянието на батерията като SOC и SOH.Областта на захранващите батерии също включва изчисления на SOP (състояние на мощност) и SOE (състояние на енергия), които не се обсъждат тук.Ще се спрем на първите две по-широко използвани данни.

Клетъчно измерване

1) Измерване на основна информация: Най-основната функция на системата за управление на батерията е да измерва напрежението, тока и температурата на отделните клетки на батерията, което е основата за всички изчисления от най-високо ниво и контролната логика в системата за управление на батерията.

2) Тестване на изолационното съпротивление: Изисква се тестване на изолацията за цялата система на батерията и системата за високо напрежение в системата за управление на батерията.

3) Откриване на блокировка при високо напрежение (HVIL): използва се за потвърждаване на целостта на цялата система за високо напрежение и иницииране на мерки за безопасност, когато целостта на веригата на системата за високо напрежение е компрометирана.

Изчисление на SOC

SOC се отнася до състоянието на зареждане, което е оставащият капацитет на батерията.Просто казано, това е колко енергия остава в батерията.

SOC е най-важният параметър в BMS, тъй като всичко останало се базира на него.Следователно неговата точност и устойчивост (известни също като способност за коригиране на грешки) са изключително важни.Без точен SOC никаква защитна функция не може да накара BMS да работи правилно, тъй като батерията често ще бъде в защитено състояние, което прави невъзможно удължаването на живота на батерията.

Понастоящем основните методи за оценка на SOC включват метод на напрежение на отворена верига, метод на интегриране на ток, метод на филтър на Калман и метод на невронна мрежа.Обикновено се използват първите два метода.Последните два метода включват усъвършенствани познания като интеграционни модели и изкуствен интелект, които не са подробно описани тук.

В практическите приложения често се използват множество алгоритми в комбинация, като се приемат различни алгоритми в зависимост от състоянието на зареждане и разреждане на батерията.

метод на напрежението на отворена верига

Принципът на метода на напрежението на отворена верига е да се използва относително фиксираната функционална връзка между напрежението на отворена верига и SOC при условие на дългосрочно статично поставяне на батерията и по този начин да се оцени SOC въз основа на напрежението на отворена верига.Често използваният преди това електрически велосипед с оловно-киселинна батерия използва този метод за оценка на SOC.Методът за напрежение в отворена верига е прост и удобен, но има и много недостатъци:

1. Батерията трябва да се остави за дълго време, в противен случай напрежението на отворена верига ще бъде трудно да се стабилизира за кратък период от време;

2. Има плато на напрежението в батериите, особено литиево-железните фосфатни батерии, където напрежението на клемите и SOC кривата са приблизително линейни по време на диапазона SOC30%-80%;

3. Батерията е при различни температури или различни етапи на живот и въпреки че напрежението на отворена верига е същото, действителната разлика в SOC може да е голяма;

Както е показано на фигурата по-долу, когато използваме този електрически велосипед, ако текущият SOC се показва като 100%, напрежението пада при ускоряване и мощността може да се показва като 80%.Когато спрем да ускоряваме, напрежението се повишава и мощността скача обратно до 100%.Така че дисплеят на мощността на нашия електрически скутер не е точен.Когато спрем, той има мощност, но когато стартираме, той остава без мощност.Това може да не е проблем с батерията, но може да се дължи на алгоритъма на SoC на BMS, който е твърде прост.

Интегрален метод Ан-Ши

Методът на Anshicontinuous интегриране директно изчислява стойността на SOC в реално време чрез дефиницията на SOC.

Като се има предвид първоначалната стойност на SOC, докато токът на батерията може да бъде измерен (където токът на разреждане е положителен), промяната в капацитета на батерията може да бъде точно изчислена чрез интегриране на тока, което води до оставащия SOC.

Този метод има сравнително надеждни резултати за оценка за кратък период от време, но поради грешки в измерването на текущия сензор и постепенното влошаване на капацитета на батерията, дългосрочното интегриране на тока ще доведе до определени отклонения.Поради това обикновено се използва заедно с метода на напрежението на отворена верига за оценка на първоначалната стойност за оценка на SOC с ниски изисквания за точност и може също да се използва във връзка с метода на филтриране на Калман за краткосрочно прогнозиране на SOC.

SOC (State Of Charge) принадлежи към основния контролен алгоритъм на BMS, представляващ текущото състояние на оставащия капацитет.Постига се главно чрез метода на интегриране на ампер-час и алгоритъма EKF (разширен филтър на Калман), комбиниран със стратегии за корекция (като корекция на напрежението на отворена верига, корекция при пълно зареждане, корекция в края на зареждането, корекция на капацитета при различни температури и SOH, и т.н.).Методът за интегриране на ампер-час е относително надежден при условие, че осигурява точност на текущото придобиване, но не е стабилен.Поради натрупването на грешки трябва да се комбинира с коригиращи стратегии.Методът EKF е стабилен, но алгоритъмът е относително сложен и труден за прилагане.Местните масови производители могат да постигнат точност от по-малко от 6% при стайна температура, но оценяването при високи и ниски температури и затихване на батерията е трудно.

SOC корекция

Поради текущите колебания изчисленият SOC може да е неточен и в процеса на оценка трябва да бъдат включени различни стратегии за корекция.

 

Изчисление на SOH

SOH се отнася до здравословното състояние, което показва текущото здравословно състояние на батерията (или степента на влошаване на батерията).Обикновено се представя като стойност между 0 и 100%, като стойности под 80% обикновено се считат за показване, че батерията вече не може да се използва.Може да бъде представено чрез промени в капацитета на батерията или вътрешно съпротивление.Когато се използва капацитет, действителният капацитет на текущата батерия се оценява въз основа на данни от работния процес на батерията и съотношението между това и номиналния капацитет е SOH.Точният SOH ще подобри точността на оценката на други модули, когато батерията се влошава.

В индустрията има две различни дефиниции на SOH:

Определение на SOH въз основа на изчезване на капацитета

По време на използването на литиево-йонни батерии активният материал в батерията постепенно намалява, вътрешното съпротивление се увеличава и капацитетът намалява.Следователно SOH може да се оцени чрез капацитета на батерията.Здравословното състояние на батерията се изразява като съотношението на текущия капацитет към първоначалния капацитет, а SOH се определя като:

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

Където: C_fade е загубеният капацитет на батерията;C_standard е номиналният капацитет.

Стандартът IEEE 1188-1996 постановява, че когато капацитетът на захранващата батерия падне до 80%, батерията трябва да се смени.Поради това обикновено считаме, че SOH на батерията не е наличен, когато е под 80%.

SOH дефиниция въз основа на затихване на мощността (Power Fade)

Стареенето на почти всички видове батерии ще доведе до увеличаване на вътрешното им съпротивление.Колкото по-високо е вътрешното съпротивление на батерията, толкова по-ниска е наличната мощност.Следователно, SOH може да бъде оценен с помощта на затихване на мощността.

3.2 Управление – Балансирана технология

Всяка батерия има своя собствена „личност“

За да говорим за баланс, трябва да започнем с батериите.Дори батериите, произведени в една и съща партида от един и същи производител, имат свои собствени жизнени цикли и „характеристики“ – капацитетът на всяка батерия не може да бъде абсолютно еднакъв.Има две причини за това несъответствие:

Едната е непоследователността на клетъчното производство

Едната е непоследователността на електрохимичните реакции.

производствена непоследователност

Производствените несъответствия са лесни за разбиране.Например, по време на производствения процес несъответствията на диафрагмата и несъответствията на материала на катода и анода могат да доведат до несъответствия в общия капацитет на батерията.Стандартна батерия от 50AH може да стане 49AH или 51AH.

електрохимично несъответствие

Несъответствието на електрохимията е, че в процеса на зареждане и разреждане на батерията, дори ако производството и обработката на двете клетки са идентични, топлинната среда никога не може да бъде последователна в процеса на електрохимична реакция.Например, когато се правят акумулаторни модули, температурата на околния пръстен трябва да е по-ниска от тази на средата.Това води до дългосрочно несъответствие между количествата на зареждане и разреждане, което от своя страна води до непостоянен капацитет на батерията;Когато токовете на зареждане и разреждане на SEI филма върху акумулаторната клетка са непоследователни за дълго време, стареенето на SEI филма също ще бъде непоследователно.

*SEI филм: „интерфейс с твърд електролит“ (интерфейс с твърд електролит).По време на първия процес на разреждане на заряда на течна литиево-йонна батерия, електродният материал реагира с електролита на интерфейса твърдо-течна фаза, за да образува пасивиращ слой, покриващ повърхността на електродния материал.SEI филмът е електронен изолатор, но отличен проводник на литиеви йони, който не само предпазва електрода, но и не засяга функцията на батерията.Стареенето на SEI филма оказва значително влияние върху здравето на батерията.

Следователно, неравномерността (или дискретността) на батерийните пакети е неизбежна проява на работата на батерията.

Защо е необходим баланс

Батериите са различни, така че защо не опитате да ги направите еднакви?Тъй като несъответствието ще повлияе на работата на батерията.

Батерийният пакет в серията следва ефекта на късата цев: в серийната система от батерийни пакети капацитетът на цялата система от батерийни пакети се определя от най-малката единична единица.

Да предположим, че имаме батерия, състояща се от три батерии:

Знаете, че презареждането и презареждането могат сериозно да повредят батериите.Следователно, когато батерия B е напълно заредена по време на зареждане или когато SoC на батерия B е много ниска по време на разреждане, е необходимо да спрете зареждането и разреждането, за да защитите батерия B. В резултат на това мощността на батерии A и C не може да бъде напълно използван.

Това води до:

Действителният използваем капацитет на батерията е намалял: Батерии A и C, които можеха да използват наличния капацитет, сега не могат да го направят, за да поемат батерия B. Това е като двама души на три крака, вързани заедно, с по-висок човек, който не може да прави големи крачки.

Намален живот на батерията: По-малката дължина на крачката изисква повече стъпки и прави краката по-уморени.При намален капацитет броят на циклите на зареждане и разреждане се увеличава, което води до по-голямо разграждане на батерията.Например, една клетка може да постигне 4000 цикъла при 100% DoD, но при реална употреба не може да достигне 100% и броят на циклите със сигурност няма да достигне 4000.

*DoD, Дълбочина на разреждане, представлява процента на капацитета на разреждане на батерията спрямо номиналния капацитет на батерията.

Несъвместимостта на батериите води до намаляване на производителността на батерията.Когато размерът на модула на батерията е голям, множество низове от батерии са свързани последователно и голяма единична разлика в напрежението ще доведе до намаляване на капацитета на цялата кутия.Колкото повече батерии са свързани последователно, толкова повече капацитет губят.В нашите приложения обаче, особено в приложенията на системи за съхранение на енергия, има две важни изисквания:

Първата е батерия с дълъг живот, която може значително да намали разходите за експлоатация и поддръжка.Системата за съхранение на енергия има високи изисквания за живота на батерията.Повечето от домашните са проектирани за 15 години.Ако приемем 300 цикъла на година, 15 години са 4500 цикъла, което все още е много високо.Трябва да увеличим максимално живота на всяка батерия, така че общият живот на целия батериен пакет да може да достигне проектния живот колкото е възможно повече и да намалим влиянието на разсейването на батерията върху живота на батерийния пакет.

Вторият дълбок цикъл, особено в сценария на приложение на пиково бръснене, освобождаването на още един kWh електроенергия ще донесе още една точка приходи.Тоест ще направим 80% DoD или 90% DoD.Когато дълбокият цикъл се използва в системата за съхранение на енергия, дисперсията на батерията по време на разреждането на опашката ще се прояви.Следователно, за да се гарантира пълното освобождаване на капацитета на всяка отделна клетка при условие на дълбоко зареждане и дълбоко разреждане, е необходимо да се изисква BMS за съхранение на енергия да има силни възможности за управление на изравняването и да потисне появата на последователност между клетките на батерията .

Тези две изисквания са точно в противоречие с несъответствието на батерията.За да постигнем по-ефективни приложения на батерии, трябва да имаме по-ефективна технология за балансиране, за да намалим въздействието на несъответствието на батерията.

равновесна технология

Технологията за изравняване на батерията е начин да направите батерии с различен капацитет еднакви.Има два често срещани метода за изравняване: еднопосочно изравняване на разсейване на енергия (пасивно изравняване) и двупосочно изравняване на пренос на енергия (активно изравняване).

(1) Пасивен баланс

Принципът на пасивно изравняване е паралелно свързване на превключваем разряден резистор на всеки низ от батерии.BMS управлява разрядния резистор, за да разреди клетките с по-високо напрежение, като разсейва електрическата енергия като топлина.Например, когато батерия B е почти напълно заредена, превключвателят се отваря, за да позволи на резистора на батерия B да разсее излишната електрическа енергия като топлина.След това зареждането продължава, докато батериите A и C също се заредят напълно.

Този метод може да разрежда само клетки с високо напрежение и не може да презарежда клетки с нисък капацитет.Поради ограничението на мощността на съпротивлението на разряд, изравнителният ток обикновено е малък (по-малко от 1A).

Предимствата на пасивното изравняване са ниска цена и прост дизайн на веригата;недостатъците са, че се основава на най-ниския оставащ капацитет на батерията за изравняване, което не може да увеличи капацитета на батерии с нисък оставащ капацитет и че 100% от изравнената мощност се губи под формата на топлина.

(2) Активен баланс

Чрез алгоритми множество поредици от батерии прехвърлят енергията от клетки с високо напрежение към клетки с ниско напрежение, като използват компоненти за съхранение на енергия, разреждат батериите с по-високо напрежение и използват освободената енергия за зареждане на клетките с по-ниско напрежение.Енергията се пренася главно, а не разсейва.

По този начин, по време на зареждане, батерия B, която достига първо 100% напрежение, се разрежда към A и C и трите батерии се зареждат напълно заедно.По време на разреждане, когато оставащият заряд на батерия B е твърде нисък, A и C „зареждат“ B, така че клетка B да не достигне SOC прага за спиране на разреждането толкова бързо.

Основни характеристики на технологията за активно балансиране

(1) Балансирайте високото и ниското напрежение, за да подобрите ефективността на батерията: По време на зареждане и разреждане и в покой, батериите с високо напрежение могат да се разреждат, а батериите с ниско напрежение могат да се зареждат;

(2) Трансфер на енергия с ниски загуби: енергията се прехвърля главно, а не просто се губи, подобрявайки ефективността на използването на енергия;

(3) Голям равновесен ток: Обикновено равновесният ток е между 1 и 10A и равновесието е по-бързо;

Активното изравняване изисква конфигуриране на съответните вериги и устройства за съхранение на енергия, което води до голям обем и повишена цена.Тези две условия заедно определят, че активното изравняване не е лесно да бъде насърчавано и прилагано.

В допълнение, процесът на активно изравняващо зареждане и разреждане имплицитно увеличава живота на батерията.За клетките, които изискват зареждане и разреждане за постигане на баланс, допълнителното работно натоварване може да ги накара да превишат стареенето на обикновените клетки, което води до по-голяма разлика в производителността с други клетки.

Някои експерти смятат, че двата израза по-горе трябва да съответстват на дисипативно равновесие и недисипативно равновесие.Дали е активен или пасивен трябва да зависи от събитието, което задейства процеса на равновесие.Ако системата достигне състояние, в което трябва да бъде пасивна, тя е пасивна.Ако е зададена от човека, настройката на равновесната програма, когато не е необходимо да се балансира, се нарича активно равновесие.

Например, когато разреждането е в края, клетката с най-ниско напрежение е достигнала напрежението на прекъсване на разряда, докато други клетки все още имат захранване.По това време, за да разреди колкото е възможно повече електричество, системата прехвърля електричеството от високоенергийни клетки към нискоенергийни клетки, позволявайки процеса на разреждане да продължи, докато цялата мощност бъде изтощена.Това е пасивен процес на изравняване.Ако системата предвиди, че ще има дисбаланс в края на разреждането, когато все още има 40% от мощността, тя ще започне активен процес на изравняване.

Активното изравняване се разделя на централизирани и децентрализирани методи.Централизираният метод на изравняване получава енергия от целия пакет батерии и след това използва устройство за преобразуване на енергия, за да допълни енергията към батериите с по-малко енергия.Децентрализираното изравняване включва връзка за съхранение на енергия между съседни батерии, която може да бъде индуктор или кондензатор, позволявайки на енергията да тече между съседни батерии.

В текущата стратегия за контрол на баланса има хора, които приемат напрежението на клетката като контролен целеви параметър, а има и такива, които предлагат използването на SOC като целеви параметър за контрол на баланса.Като пример вземем напрежението на клетката.

Първо, задайте двойка прагови стойности за започване и край на изравняването: например в набор от батерии, когато разликата между екстремното напрежение на една клетка и средното напрежение на комплекта достигне 50 mV, изравняването се инициира и когато достига 5mV, изравняването приключва.

BMS събира напрежението на всяка клетка според фиксиран цикъл на придобиване, изчислява средната стойност и след това изчислява разликата между напрежението на всяка клетка и средната стойност;

Ако максималната разлика достигне 50mV, BMS трябва да започне процеса на изравняване;

Продължете стъпка 2 по време на процеса на изравняване, докато всички стойности на разликата станат по-малко от 5 mV, след което прекратете изравняването.

Трябва да се отбележи, че не всички BMS изискват тази стъпка и последващите стратегии може да варират в зависимост от метода на балансиране.

Технологията на баланса също е свързана с вида на батерията.Обикновено се смята, че LFP е по-подходящ за активен баланс, докато тройните батерии са подходящи за пасивен баланс.

Етапът на интензивна конкуренция в BMS се поддържа най-вече от разходите и надеждността.Понастоящем експерименталната проверка на активното балансиране все още не е постигната.Нивото на функционална безопасност се очаква да премине към ASIL-C и ASIL-D, но цената е доста висока.Ето защо настоящите големи компании са предпазливи по отношение на активните изследвания за балансиране.Някои големи фабрики дори искат да отменят модула за балансиране и цялото балансиране да се извършва външно, подобно на поддръжката на превозни средства с гориво.Всеки път, когато превозното средство измине определено разстояние, то ще отиде в магазина 4S за външен баланс.Това ще намали цената на целия BMS на превозното средство и ще бъде от полза за съответния 4S магазин.Това е печеливша ситуация за всички страни.Затова лично аз разбирам, че това може да стане тенденция!

3.3 Защита – диагностика на повреда и аларма

Мониторингът на BMS е съгласуван с хардуера на електрическата система и е разделен на различни нива на повреда (малка повреда, сериозна повреда, фатална повреда) според различните условия на работа на батерията.При различни нива на повреда се предприемат различни мерки за манипулиране: предупреждение, ограничаване на мощността или директно изключване на високо напрежение.Неизправностите включват неизправности при получаване на данни и рационалност, електрически повреди (сензори и изпълнителни механизми), неизправности в комуникацията и неизправности в състоянието на батерията.

Често срещан пример е, когато батерията прегрее, BMS определя, че батерията прегрява въз основа на събраната температура на батерията, след което контролира веригата на тази батерия, за да се изключи, изпълнява защита от прегряване и изпраща предупреждение до системи за управление като EMS.

3.4 Комуникация

Нормалната работа на BMS не може да бъде отделена от неговата комуникационна функция.Независимо дали се контролира батерията по време на управление на батерията, предаване на състоянието на батерията към външния свят или получаване на инструкции за управление, необходима е стабилна комуникация.

В системата на захранващата батерия единият край на BMS е свързан към батерията, а другият край е свързан към контролните и електронни системи на цялото превозно средство.Цялостната среда използва CAN протокол, но има разлика между използването на вътрешен CAN между вътрешните компоненти на батерията и използването на CAN на превозното средство между батерията и цялото превозно средство.

За разлика от това, BMS за съхранение на енергия и вътрешната комуникация основно използват CAN протокол, но неговата външна комуникация (външната се отнася главно до диспечерската система на електроцентралата за съхранение на енергия PCS) често използва формати на интернет протоколи TCP/IP протокол и протокол modbus.

4) BMS за съхранение на енергия

Производителите на BMS за съхранение на енергия обикновено са се развили от BMS за захранващи батерии, така че много дизайни и термини имат исторически произход

Например захранващата батерия обикновено се разделя на BMU (блок за наблюдение на батерията) и BCU (блок за управление на батерията), като първият събира данни, а вторият ги контролира.

Тъй като клетката на батерията е електрохимичен процес, множество клетки на батерията образуват батерия.Поради характеристиките на всяка клетка на батерията, без значение колко прецизен е производственият процес, ще има грешки и несъответствия във всяка клетка на батерията с течение на времето и в зависимост от околната среда.Следователно системата за управление на батерията трябва да оцени текущото състояние на батерията чрез ограничени параметри, което е малко като лекар по традиционна китайска медицина, който диагностицира пациент чрез наблюдение на симптомите, а не западната медицина, изискваща физичен и химичен анализ.Физическият и химичен анализ на човешкото тяло е подобен на електрохимичните характеристики на батерията, които могат да бъдат измерени с мащабни експериментални инструменти.Въпреки това е трудно за вградените системи да оценят някои показатели на електрохимията.Следователно BMS е като стар китайски лекар.

4.1 Трислойна архитектура на BMS за съхранение на енергия

Поради големия брой батерийни клетки в системите за съхранение на енергия, за да се спестят разходи, BMS обикновено се изпълнява на слоеве, с два или три слоя.В момента основният поток е три слоя: главен контрол/главен контрол/подчинен контрол.

4.2 Подробно описание на BMS за съхранение на енергия

5) Текуща ситуация и бъдеща тенденция

Има няколко вида производители, които произвеждат BMS:

Първата категория е крайният потребител с най-доминираща мощност в захранващата батерия BMS – автомобилните фабрики.Всъщност най-силната производствена сила на BMS в чужбина също са автомобилните фабрики, като General Motors, Tesla и др. У дома има BYD, Huating Power и др.

Втората категория са фабрики за батерии, включително производители на клетки и производители на опаковки, като Samsung, Ningde Times, Xinwangda, Desay Battery, Topband Co., Ltd., Beijing Purrad и др.;

Третият тип производители на BMS са тези с дългогодишен опит в технологиите за силова електроника и имат екипи за научноизследователска и развойна дейност с университетски или свързани предприятия, като Eternal Electronics, Hangzhou Gaote Electronics, Xie Neng Technology и Kegong Electronics.

За разлика от BMS на батерии за захранване, която е доминирана главно от производителите на крайни превозни средства, изглежда, че крайните потребители на батерии за съхранение на енергия нямат нужда или конкретни действия да участват в научноизследователската и развойна дейност и производството на BMS.Също така е малко вероятно те да похарчат много пари и енергия за разработване на широкомащабни системи за управление на батерията.Следователно може да се счита, че BMS индустрията за съхранение на енергия няма важен играч с абсолютни предимства, оставяйки огромно пространство за развитие и въображение за производителите на батерии и доставчиците, фокусирани върху BMS за съхранение на енергия.Ако пазарът за съхранение на енергия бъде установен, това ще даде на производителите на батерии и професионалните BMS производители много място за развитие и по-малко конкурентно съпротивление.

В момента има сравнително малко професионални производители на BMS, фокусирани върху развитието на BMS за съхранение на енергия, главно поради факта, че пазарът за съхранение на енергия е все още в начален стадий и все още има много съмнения относно бъдещото развитие на съхранението на енергия на пазара.Поради това повечето производители не са разработили BMS, свързан със съхранението на енергия.В действителната бизнес среда има и производители, които закупуват BMS на батерия за електрически превозни средства за използване като BMS за батерии за съхранение на енергия.Смята се, че в бъдеще професионалните производители на BMS за електрически превозни средства също ще станат важна част от доставчиците на BMS, използвани в мащабни проекти за съхранение на енергия.

На този етап липсват единни стандарти за BMS, предоставени от различни доставчици на системи за съхранение на енергия.Различните производители имат различни дизайни и дефиниции за BMS и в зависимост от различните батерии, с които са съвместими, SOX алгоритъмът, технологията за изравняване и каченото съдържание на комуникационни данни също може да варира.При практическото приложение на BMS такива разлики ще увеличат разходите за прилагане и ще бъдат в ущърб на промишленото развитие.Следователно стандартизацията и модулирането на BMS също ще бъде важна посока на развитие в бъдеще.