1) Unsa ang BMS?
Ang tibuok nga ngalan sa BMS mao ang Battery Management System.Kini usa ka himan nga nagmonitor sa kahimtang sa mga baterya sa pagtipig sa enerhiya.Kini kasagarang gigamit alang sa intelihente nga pagdumala ug pagmentinar sa tagsa-tagsa nga mga selula sa baterya, pagpugong sa sobrang pag-charge ug pag-overdischarging sa mga baterya, pagpalugway sa kinabuhi sa baterya, ug pag-monitor sa kahimtang sa baterya.Kasagaran, ang BMS girepresentahan isip circuit board o hardware box.
Ang BMS mao ang usa sa mga kinauyokan nga subsystem sa battery energy storage system, responsable sa pagmonitor sa operating status sa matag battery sa battery energy storage unit ug pagsiguro sa luwas ug kasaligan nga operasyon sa energy storage unit.Ang BMS makahimo sa pagmonitor ug pagkolekta sa status parameters sa energy storage battery sa tinuod nga panahon (lakip na apan dili limitado sa single cell voltage, battery pole temperature, battery loop current, battery pack terminal voltage, battery system insulation resistance, ug uban pa), ug paghimo sa gikinahanglan nga pagtuki ug kalkulasyon sa may kalabutan nga mga parameter sa status aron makakuha og dugang nga mga parameter sa pagtimbang-timbang sa status sa sistema.Mahimo usab nga makab-ot ang epektibo nga pagkontrol sa baterya sa pagtipig sa enerhiya mismo sumala sa piho nga mga estratehiya sa pagpugong sa pagpanalipod aron masiguro ang luwas ug kasaligan nga operasyon sa tibuuk nga yunit sa pagtipig sa enerhiya sa baterya.Sa parehas nga oras, ang BMS mahimong makig-uban sa ubang mga eksternal nga aparato (PCS, EMS, sistema sa pagpanalipod sa sunog, ug uban pa) pinaagi sa kaugalingon nga interface sa komunikasyon ug interface sa analog / digital input aron maporma ang usa ka kontrol sa linkage sa lainlaing mga subsystem sa tibuuk nga gahum sa pagtipig sa enerhiya. istasyon, pagsiguro nga luwas, kasaligan, ug episyente nga operasyon nga konektado sa grid sa istasyon sa kuryente.
2) Arkitektura
Gikan sa perspektibo sa topology nga arkitektura, ang BMS gibahin sa duha ka mga kategorya: sentralisado ug giapod-apod sumala sa lainlaing mga kinahanglanon sa proyekto.
Sentralisadong BMS
Sa yano nga pagkasulti, ang sentralisadong BMS naggamit sa usa ka BMS hardware aron makolekta ang tanan nga mga selyula, nga angay alang sa mga senaryo nga adunay gamay nga mga selyula.
Ang sentralisadong BMS adunay mga bentaha sa mubu nga gasto, compact nga istruktura, ug taas nga kasaligan, ug sagad nga gigamit sa mga senaryo nga adunay ubos nga kapasidad, ubos nga total nga presyur, ug gamay nga gidaghanon sa sistema sa baterya, sama sa mga galamiton sa kuryente, mga robot (pagdumala sa mga robot, mga assistive robot), IOT smart nga mga balay (sweeping robots, electric vacuum cleaners), electric forklift, electric low-speed nga mga sakyanan (electric bicycles, electric motorcycles, electric sightseeing cars, electric patrol cars, electric golf cart, etc.), ug light hybrid nga mga sakyanan.
Ang sentralisadong BMS hardware mahimong bahinon sa taas nga boltahe ug ubos nga boltahe nga mga lugar.Ang lugar nga adunay taas nga boltahe ang responsable sa pagkolekta sa usa ka boltahe sa cell, total nga boltahe sa sistema, ug pag-monitor sa resistensya sa insulasyon.Ang ubos nga boltahe nga lugar naglakip sa power supply circuits, CPU circuits, CAN communication circuits, control circuits, ug uban pa.
Samtang ang sistema sa gahum sa baterya sa mga pasahero nga mga salakyanan nagpadayon sa pag-uswag padulong sa taas nga kapasidad, taas nga total nga presyur, ug dako nga volume, ang gipang-apod-apod nga mga arkitektura sa BMS kasagarang gigamit sa plug-in nga hybrid ug puro nga mga modelo sa salakyanan sa kuryente.
Giapod-apod nga BMS
Sa pagkakaron, adunay lain-laing mga termino alang sa gipang-apod-apod nga BMS sa industriya, ug lain-laing mga kompanya adunay lain-laing mga ngalan.Ang power battery BMS kasagaran adunay master-slave two-tier architecture:
Ang energy storage BMS kasagaran usa ka three-tier architecture tungod sa dako nga gidak-on sa battery pack, nga adunay master control layer ibabaw sa slave ug main control layers.
Sama sa mga baterya nga nagporma og mga cluster sa baterya, nga sa baylo nagporma og mga stack, ang tulo ka lebel nga BMS nagsunod usab sa parehas nga pataas nga lagda:
Gikan sa kontrol: battery management unit (BMU), nga nagkolekta sa impormasyon gikan sa tagsa-tagsa nga mga baterya.
Pag-monitor sa boltahe ug temperatura sa cell sa baterya
Ang pagkaparehas sa baterya sa pakete
Pag-upload sa impormasyon
pagdumala sa thermal
Abnormal nga alarma
Master control: Baterya cluster management unit: BCU (baterya cluster unit, nailhan usab nga high voltage management unit HVU, BCMU, ug uban pa), responsable sa pagkolekta sa impormasyon sa BMU ug pagkolekta sa impormasyon sa cluster sa baterya.
Pagkuha sa karon nga cluster sa baterya, pag-angkon sa total nga boltahe, pag-ila sa leakage
Pagpanalipod sa power-off kung abnormal ang kahimtang sa baterya
Ubos sa pagdumala sa BMS, ang pag-calibrate sa kapasidad ug ang pag-calibrate sa SOC mahimong makompleto nga gilain ingon sukaranan alang sa sunod nga pagdumala sa pag-charge ug pagdiskarga.
Ang battery array management unit (BAU) maoy responsable sa sentralisadong pagdumala sa mga baterya sa tibuok energy storage battery stack.Nagkonektar kini sa lainlaing mga yunit sa pagdumala sa cluster sa baterya ug nagbinayloay og kasayuran sa ubang mga aparato aron mahatagan ang feedback sa kahimtang sa pag-operate sa array sa baterya.
Pag-charge ug pagdiskarga sa pagdumala sa han-ay sa baterya
Ang sistema sa BMS nga pagsusi sa kaugalingon ug alarma sa pagdayagnos sa sayup
Baterya pack fault diagnosis alarma
Proteksyon sa kaluwasan alang sa lainlaing mga abnormalidad ug mga sayup sa han-ay sa baterya
Pakigkomunikar sa ubang mga himan sama sa PCS ug EMS
Pagtipig sa datos, pagpadala ug pagproseso
Baterya management layer: responsable sa pagkolekta sa lain-laing impormasyon (boltahe, temperatura) sa tagsa-tagsa nga mga baterya, pagkalkula ug pag-analisar sa SOC ug SOH sa mga baterya, pagkab-ot sa aktibo nga equalization sa indibidwal nga mga baterya, ug pag-upload sa abnormal nga impormasyon sa indibidwal nga mga baterya ngadto sa battery pack unit layer BCMU.Pinaagi sa CAN eksternal nga komunikasyon, kini konektado pinaagi sa usa ka daisy chain.
Battery management layer: responsable sa pagkolekta sa nagkalain-laing impormasyon gikan sa indibidwal nga mga baterya nga gi-upload sa BMU, pagkolekta sa nagkalain-laing impormasyon mahitungod sa battery pack (pack voltage, pack temperature), battery pack charging ug discharging currents, pagkalkula ug pag-analisar sa SOC ug SOH sa battery pack , ug pag-upload sa tanang impormasyon sa battery cluster unit layer BAMS.Pinaagi sa CAN eksternal nga komunikasyon, kini konektado pinaagi sa usa ka daisy chain.
Battery cluster management layer: responsable sa pagkolekta sa nagkalain-laing impormasyon sa baterya nga gi-upload sa BCMU ug pag-upload sa tanang impormasyon ngadto sa energy storage monitoring EMS system pinaagi sa RJ45 interface;nakigkomunikar sa PCS aron ipadala ang may kalabutan nga abnormal nga impormasyon sa baterya ngadto sa PCS (CAN o RS485 interface), ug nasangkapan sa hardware dry nodes aron makigkomunikar sa PCS.Dugang pa, kini naghimo sa battery system BSE (Battery State Estimate) evaluation, electrical system status detection, contactor management, thermal management, operation management, charging management, diagnostic management, ug naghimo sa internal ug external communication network management.Nakigkomunikar sa mga sakop pinaagi sa CAN.
3) Unsa ang gibuhat sa BMS?
Ang mga gimbuhaton sa BMS daghan, apan ang kinauyokan ug unsa ang atong gikabalak-an mao ang tulo ka aspeto:
Ang usa mao ang sensing (pagdumala sa estado), nga mao ang sukaranan nga gimbuhaton sa BMS.Gisukod niini ang boltahe, pagsukol, temperatura, ug sa katapusan mabati ang kahimtang sa baterya.Gusto namon mahibal-an kung unsa ang kahimtang sa baterya, kung unsa kadaghan ang kusog ug kapasidad niini, kung unsa kini ka himsog, kung unsa kadaghan ang gahum niini, ug kung unsa kini ka luwas.Kini mao ang pagbati.
Ang ikaduha mao ang pagdumala (balanse management).Ang ubang mga tawo nag-ingon nga ang BMS mao ang yaya sa baterya.Unya kini nga yaya kinahanglan nga modumala niini.Unsa ang pagdumala?Kini aron mahimo ang baterya nga labing maayo kutob sa mahimo.Ang labing sukaranan mao ang pagdumala sa balanse ug pagdumala sa thermal.
Ang ikatulo mao ang proteksyon (safety management).May trabaho sab ang yaya.Kung ang baterya adunay usa ka kahimtang, kinahanglan kini protektahan ug kinahanglan nga ipataas ang usa ka alarma.
Siyempre, adunay usa usab ka bahin sa pagdumala sa komunikasyon nga nagbalhin sa datos sa sulod o sa gawas sa sistema pinaagi sa pipila nga mga protocol.
Ang BMS adunay daghang uban pang mga gimbuhaton, sama sa pagkontrol sa operasyon, pag-monitor sa insulasyon, pagdumala sa thermal, ug uban pa, nga wala hisgoti dinhi.
3.1 Perception – Pagsukod ug Pagbanabana
Ang sukaranan nga gimbuhaton sa BMS mao ang pagsukod ug pagbanabana sa mga parameter sa baterya, lakip ang sukaranan nga mga parameter sama sa boltahe, kasamtangan, temperatura, ug estado, ingon man ang mga kalkulasyon sa datos sa estado sa baterya sama sa SOC ug SOH.Ang natad sa mga baterya sa kuryente naglakip usab sa mga kalkulasyon sa SOP (state of power) ug SOE (state of energy), nga wala hisgoti dinhi.Atong tutokan ang unang duha ka mas kaylap nga gigamit nga datos.
Pagsukod sa cell
1) Panguna nga pagsukod sa kasayuran: Ang labing sukaranan nga gimbuhaton sa sistema sa pagdumala sa baterya mao ang pagsukod sa boltahe, kasamtangan, ug temperatura sa indibidwal nga mga selyula sa baterya, nga mao ang pundasyon sa tanan nga mga kalkulasyon sa taas nga lebel ug pagkontrol sa lohika sa sistema sa pagdumala sa baterya.
2) Pagsulay sa pagsukol sa insulasyon: Ang pagsulay sa insulasyon gikinahanglan alang sa tibuuk nga sistema sa baterya ug taas nga boltahe nga sistema sa sulod sa sistema sa pagdumala sa baterya.
3) High-voltage interlock detection (HVIL): gigamit sa pagkumpirma sa integridad sa tibuok high-voltage system ug pagsugod sa mga safety measures kung ang integridad sa high-voltage system loop makompromiso.
Pagkalkula sa SOC
Ang SOC nagtumong sa State of Charge, nga mao ang nahabilin nga kapasidad sa baterya.Sa yano nga pagkasulti, kini kung pila ang nahabilin nga gahum sa baterya.
Ang SOC mao ang labing hinungdanon nga parameter sa BMS, tungod kay ang tanan gibase niini.Busa, ang katukma ug kalig-on niini (nailhan usab nga katakus sa pagtul-id sa sayup) hinungdanon kaayo.Kung wala’y tukma nga SOC, wala’y kantidad sa function sa pagpanalipod ang makahimo sa BMS nga molihok sa husto, tungod kay ang baterya kanunay nga naa sa usa ka gipanalipdan nga kahimtang, nga imposible nga mapalawig ang kinabuhi sa baterya.
Sa pagkakaron, ang mainstream SOC nga mga pamaagi sa pagbanabana naglakip sa open-circuit nga pamaagi sa boltahe, kasamtangan nga pamaagi sa paghiusa, Kalman filter nga pamaagi, ug neural network nga pamaagi.Ang una nga duha nga mga pamaagi kasagarang gigamit.Ang ulahing duha ka mga pamaagi naglakip sa advanced nga kahibalo sama sa integration models ug artificial intelligence, nga wala detalyado dinhi.
Sa praktikal nga mga aplikasyon, daghang mga algorithm ang sagad gigamit sa kombinasyon, nga adunay lainlaing mga algorithm nga gisagop depende sa kahimtang sa pag-charge ug pagdiskarga sa baterya.
bukas nga circuit boltahe nga pamaagi
Ang prinsipyo sa open-circuit nga pamaagi sa boltahe mao ang paggamit sa medyo fixed functional nga relasyon tali sa open-circuit voltage ug SOC ubos sa kondisyon sa long-term static placement sa battery, ug sa ingon gibanabana ang SOC base sa open-circuit voltage.Ang gigamit kaniadto nga lead-acid nga baterya nga electric bicycle naggamit niini nga pamaagi sa pagbanabana sa SOC.Ang pamaagi sa boltahe sa open-circuit yano ug sayon, apan adunay daghan usab nga mga disbentaha:
1. Ang baterya kinahanglan nga biyaan nga nagbarug sa dugay nga panahon, kung dili ang bukas nga boltahe sa sirkito maglisud sa pag-stabilize sa mubo nga panahon;
2. Adunay usa ka boltahe nga patag sa mga baterya, ilabi na sa lithium iron phosphate nga mga baterya, diin ang terminal voltage ug SOC curve gibana-bana nga linear atol sa SOC30% -80% range;
3. Ang baterya anaa sa lain-laing mga temperatura o lain-laing mga yugto sa kinabuhi, ug bisan tuod ang open circuit boltahe mao ang sama nga, ang aktuwal nga SOC kalainan mahimong dako;
Sama sa gipakita sa numero sa ubos, kung gigamit namon kini nga electric bicycle, kung ang karon nga SOC gipakita ingon 100%, ang boltahe moubos kung paspas, ug ang gahum mahimong ipakita ingon 80%.Kung kita mohunong sa pagpadali, ang boltahe motaas, ug ang gahum molukso balik sa 100%.Mao nga dili tukma ang gipakita sa gahum sa among electric scooter.Sa diha nga kita mohunong, kini adunay gahum, apan sa diha nga kita magsugod, kini nahutdan sa gahum.Mahimong dili kini problema sa baterya, apan mahimong tungod sa SoC algorithm sa BMS nga yano ra kaayo.
An-Shi integral nga pamaagi
Ang Anshicontinuous integration method direktang nagkalkula sa SOC value sa real time pinaagi sa definition sa SOC.
Gihatag ang inisyal nga kantidad sa SOC, basta masukod ang kasamtangan nga baterya (diin positibo ang pag-discharge), ang pagbag-o sa kapasidad sa baterya mahimong tukma nga kalkulado pinaagi sa kasamtangan nga panagsama, nga moresulta sa nahabilin nga SOC.
Kini nga pamaagi adunay medyo kasaligan nga mga resulta sa pagtantiya sa mubo nga panahon, apan tungod sa mga sayup sa pagsukod sa karon nga sensor ug anam-anam nga pagkadaot sa kapasidad sa baterya, ang dugay nga panagsama karon magpaila sa pipila nga mga pagtipas.Busa, kini kasagarang gigamit kauban sa open-circuit nga pamaagi sa boltahe aron mabanabana ang inisyal nga bili alang sa SOC nga pagtantiya nga adunay ubos nga mga kinahanglanon sa katukma, ug mahimo usab nga gamiton kauban sa Kalman filtering method alang sa short-term SOC prediction.
Ang SOC (State Of Charge) iya sa core control algorithm sa BMS, nga nagrepresentar sa kasamtangan nga nahabilin nga kapasidad nga status.Kini nag-una nga nakab-ot pinaagi sa ampere-hour integration method ug EKF (Extended Kalman Filter) algorithm, inubanan sa correction strategies (sama sa open-circuit voltage correction, full-charge correction, charging end correction, capacity correction ubos sa lain-laing temperatura ug SOH, ug uban pa).Ang ampere-hour nga pamaagi sa pagsagup medyo kasaligan ubos sa kondisyon sa pagsiguro sa kasamtangan nga pag-angkon nga tukma, apan kini dili lig-on.Tungod sa pagtipon sa mga kasaypanan, kini kinahanglan nga inubanan sa mga estratehiya sa pagtul-id.Ang pamaagi sa EKF lig-on apan ang algorithm medyo komplikado ug lisud ipatuman.Ang mga domestic mainstream nga mga tiggama mahimo’g makab-ot ang katukma nga wala’y 6% sa temperatura sa kwarto, apan lisud ang pagbanabana sa taas ug mubu nga temperatura ug pagkunhod sa baterya.
Pagtul-id sa SOC
Tungod sa mga pagbag-o karon, ang gibanabana nga SOC mahimong dili tukma, ug ang lainlaing mga estratehiya sa pagtul-id kinahanglan nga ilakip sa proseso sa pagbanabana.
Pagkalkula sa SOH
Ang SOH nagtumong sa Estado sa Panglawas, nga nagpaila sa kasamtangan nga kahimtang sa kahimsog sa baterya (o ang lebel sa pagkadaot sa baterya).Kasagaran kini girepresentahan isip usa ka kantidad tali sa 0 ug 100%, nga adunay mga kantidad nga ubos sa 80% sa kasagaran giisip nga nagpaila nga ang baterya dili na magamit.Mahimo kining irepresentar sa mga pagbag-o sa kapasidad sa baterya o internal nga pagsukol.Kung gamiton ang kapasidad, ang aktuwal nga kapasidad sa kasamtangan nga baterya gibanabana base sa datos gikan sa proseso sa pag-operate sa baterya, ug ang ratio niini ngadto sa rated nga kapasidad mao ang SOH.Ang usa ka tukma nga SOH makapauswag sa katukma sa pagbanabana sa ubang mga module kung ang baterya nagkadaot.
Adunay duha ka lain-laing mga kahulugan sa SOH sa industriya:
Ang kahulugan sa SOH gibase sa kapasidad nga mawala
Panahon sa paggamit sa mga baterya sa lithium-ion, ang aktibo nga materyal sa sulod sa baterya anam-anam nga mikunhod, ang internal nga pagsukol nagdugang, ug ang kapasidad nadunot.Busa, ang SOH mahimong mabanabana pinaagi sa kapasidad sa baterya.Ang kahimtang sa kahimsog sa baterya gipahayag ingon ang ratio sa karon nga kapasidad sa inisyal nga kapasidad, ug ang SOH niini gihubit ingon:
SOH=(C_standard-C_fade)/C_standard ×100%
Diin: Ang C_fade mao ang nawala nga kapasidad sa baterya;Ang C_standard mao ang nominal nga kapasidad.
Ang IEEE standard 1188-1996 naglatid nga kung ang kapasidad sa gahum sa baterya moubos sa 80%, ang baterya kinahanglan nga ilisan.Busa, kasagaran natong gikonsiderar nga ang baterya SOH dili magamit kung kini ubos sa 80%.
Kahulugan sa SOH base sa power attenuation (Power Fade)
Ang pagkatigulang sa halos tanang matang sa mga baterya mosangpot sa pag-usbaw sa internal nga resistensya sa baterya.Kon mas taas ang internal nga pagsukol sa baterya, mas ubos ang anaa nga gahum.Busa, ang SOH mahimong mabanabana gamit ang power attenuation.
3.2 Pagdumala – Balanse nga Teknolohiya
Ang matag baterya adunay kaugalingon nga "personalidad"
Aron mahisgutan ang bahin sa balanse, kinahanglan naton magsugod sa mga baterya.Bisan ang mga baterya nga gihimo sa parehas nga batch sa parehas nga tiggama adunay kaugalingon nga mga siklo sa kinabuhi ug "mga personalidad" - ang kapasidad sa matag baterya dili parehas nga parehas.Adunay duha ka mga rason alang niini nga pagkasumpaki:
Ang usa mao ang pagkadili makanunayon sa produksiyon sa selula
Ang usa mao ang inconsistency sa electrochemical reactions.
inconsistent sa produksyon
Ang mga inconsistency sa produksiyon dali masabtan.Pananglitan, sa panahon sa proseso sa produksyon, ang diaphragm inconsistencies ug ang cathode ug anode nga materyal nga inconsistencies mahimong moresulta sa kinatibuk-ang pagkasumpaki sa kapasidad sa baterya.Ang standard nga 50AH nga baterya mahimong 49AH o 51AH.
electrochemical inconsistency
Ang inconsistency sa electrochemistry mao nga sa proseso sa battery charging ug discharging, bisan kung ang produksyon ug pagproseso sa duha ka mga cell managsama, ang thermal environment dili gayud mahimong makanunayon sa proseso sa electrochemical reaction.Pananglitan, sa paghimo sa mga module sa baterya, ang temperatura sa naglibot nga singsing kinahanglan nga mas ubos kaysa sa tunga.Nagresulta kini sa dugay nga panagsumpaki tali sa mga kantidad sa pag-charge ug pag-discharge, nga sa baylo mosangput sa dili managsama nga kapasidad sa cell sa baterya;Kung ang pag-charge ug pagdiskarga sa mga sulog sa SEI nga pelikula sa cell sa baterya dili magkauyon sa dugay nga panahon, ang pagkatigulang sa SEI nga pelikula dili usab magkauyon.
*SEI film: “solid electrolyte interface” (solid electrolyte interface).Atol sa una nga proseso sa pag-charge sa likido nga lithium ion nga baterya, ang materyal nga electrode mo-react sa electrolyte sa solid-liquid phase interface aron maporma ang usa ka passivation layer nga nagtabon sa nawong sa materyal nga electrode.Ang SEI film usa ka electronic insulator apan usa ka maayo kaayo nga conductor sa lithium ions, nga dili lamang manalipod sa electrode apan dili usab makaapekto sa function sa baterya.Ang pagkatigulang sa SEI nga pelikula adunay dakong epekto sa kahimsog sa baterya.
Busa, ang non-uniformity (o discreteness) sa mga battery pack usa ka dili kalikayan nga pagpakita sa operasyon sa baterya.
Nganong gikinahanglan ang balanse
Ang mga baterya lahi, busa nganong dili mosulay sa paghimo niini nga pareho?Tungod kay ang inconsistency makaapekto sa performance sa battery pack.
Ang battery pack sa serye nagsunod sa short-barrel effect: sa battery pack system in series, ang kapasidad sa tibuok battery pack system gitino sa pinakagamay nga single unit.
Ibutang ta nga kita adunay usa ka battery pack nga naglangkob sa tulo ka mga baterya:
Nahibal-an ko nga ang sobra nga pag-charge ug sobra nga pagdiskarga mahimong makadaot sa mga baterya.Busa, kung ang baterya B hingpit nga na-charge sa panahon sa pag-charge o kung ang SoC sa baterya B ubos kaayo sa panahon sa pag-discharge, gikinahanglan nga hunongon ang pag-charge ug pagdiskarga aron mapanalipdan ang baterya B. Ingon nga resulta, ang gahum sa mga baterya A ug C dili mahimong hingpit. gigamit.Kini modala ngadto sa:
Ang aktuwal nga magamit nga kapasidad sa battery pack mikunhod: Baterya A ug C, nga magamit unta ang anaa nga kapasidad, karon dili na makahimo sa pagbuhat niini aron sa pag-accommodate sa Battery B. Kini sama sa duha ka tawo sa tulo ka mga tiil nga gihigot sa tingub, uban sa mas taas nga tawo nga dili makahimo sa dagkong mga lakang.
Gipamub-an ang kinabuhi sa baterya: Ang usa ka gamay nga gitas-on sa lakang nanginahanglan daghang mga lakang ug labi nga gikapoy ang mga bitiis.Uban sa pagkunhod sa kapasidad, ang gidaghanon sa mga siklo sa pag-charge ug pag-discharge nagdugang, nga miresulta sa mas dako nga pagkadaut sa baterya.Pananglitan, ang usa ka cell mahimo’g makab-ot ang 4000 nga mga siklo sa 100% nga DoD, apan sa tinuud nga paggamit dili kini makaabot sa 100% ug ang gidaghanon sa mga siklo siguradong dili moabot sa 4000.
*DoD, Depth of discharge, nagrepresentar sa porsyento sa kapasidad sa pagdiskarga sa baterya ngadto sa gi-rate nga kapasidad sa baterya.
Ang inconsistency sa mga baterya mosangpot sa pagkunhod sa performance sa battery pack.Kung ang gidak-on sa module sa baterya dako, daghang mga kuldas sa mga baterya ang konektado sa serye, ug ang usa ka dako nga kalainan sa boltahe makapakunhod sa kapasidad sa tibuuk nga kahon.Ang daghang mga baterya nga konektado sa serye, mas daghang kapasidad ang mawala.Bisan pa, sa among mga aplikasyon, labi na sa mga aplikasyon sa sistema sa pagtipig sa enerhiya, adunay duha ka hinungdanon nga kinahanglanon:
Ang una mao ang taas nga kinabuhi nga baterya, nga makapakunhod pag-ayo sa gasto sa operasyon ug pagmentinar.Ang sistema sa pagtipig sa enerhiya adunay taas nga kinahanglanon alang sa kinabuhi sa pack sa baterya.Kadaghanan sa mga domestic nga gidisenyo alang sa 15 ka tuig.Kung atong isipon nga 300 ka mga siklo kada tuig, ang 15 ka tuig kay 4500 ka mga siklo, nga taas pa kaayo.Kinahanglan natong i-maximize ang kinabuhi sa matag baterya aron ang kinatibuk-ang kinabuhi sa tibuok battery pack makaabot sa disenyo sa kinabuhi kutob sa mahimo, ug makunhuran ang epekto sa pagkatibulaag sa baterya sa kinabuhi sa battery pack.
Ang ikaduha nga lawom nga siklo, labi na sa senaryo sa aplikasyon sa peak shaving, ang pagpagawas sa usa pa ka kWh nga kuryente magdala usa pa nga punto sa kita.Buot ipasabot, buhaton nato ang 80%DoD o 90%DoD.Kung gigamit ang lawom nga siklo sa sistema sa pagtipig sa enerhiya, ang pagkatibulaag sa baterya sa panahon sa pagtangtang sa ikog ipadayag.Busa, aron masiguro ang bug-os nga pagpagawas sa kapasidad sa matag usa ka cell ubos sa kondisyon sa lawom nga pag-charge ug lawom nga pag-discharge, gikinahanglan nga ang BMS sa pagtipig sa enerhiya adunay lig-on nga mga kapabilidad sa pagdumala sa equalization ug sumpuon ang panghitabo sa pagkamakanunayon sa mga selula sa baterya .
Kining duha ka mga kinahanglanon sukwahi gayud sa pagkadili-mauyonon sa baterya.Aron makab-ot ang mas episyente nga mga aplikasyon sa battery pack, kinahanglan nga aduna kitay mas epektibong teknolohiya sa pagbalanse aron makunhuran ang epekto sa pagkadili makanunayon sa baterya.
teknolohiya sa panimbang
Ang teknolohiya sa pagpaparehas sa baterya usa ka paagi sa paghimo sa mga baterya nga adunay lainlaing mga kapasidad nga parehas.Adunay duha ka kasagarang pamaagi sa pagpaparehas: ang pagkawagtang sa enerhiya unidirectional equalization (passive equalization) ug pagbalhin sa enerhiya bidirectional equalization (active equalization).
(1) Passive nga balanse
Ang passive equalization nga prinsipyo mao ang pagparis sa usa ka switchable discharge resistor sa matag hilo sa mga baterya.Gikontrol sa BMS ang discharge resistor aron ma-discharge ang mas taas nga boltahe nga mga selyula, nga mawala ang enerhiya sa kuryente ingon kainit.Pananglitan, kung hapit na ma-charge ang baterya B, ablihan ang switch aron tugutan ang resistor sa baterya B nga mawala ang sobra nga kusog sa kuryente ingon kainit.Unya ang pag-charge magpadayon hangtod nga ang mga baterya A ug C mapuno usab.
Kini nga pamaagi mahimo ra nga mag-discharge sa mga high-voltage nga mga selyula, ug dili maka-recharge sa mga cell nga ubos ang kapasidad.Tungod sa limitasyon sa gahum sa pagsukol sa pagdiskarga, ang equalization nga kasamtangan sa kasagaran gamay (ubos sa 1A).
Ang mga bentaha sa passive equalization mao ang mubu nga gasto ug yano nga disenyo sa sirkito;ang mga disbentaha mao nga kini gibase sa labing ubos nga nahabilin nga kapasidad sa baterya alang sa equalization, nga dili makadugang sa kapasidad sa mga baterya nga adunay ubos nga nahabilin nga kapasidad, ug nga ang 100% sa equalized nga gahum nausik sa porma sa kainit.
(2) Aktibo nga balanse
Pinaagi sa mga algorithm, daghang mga kuldas sa mga baterya ang nagbalhin sa kusog sa taas nga boltahe nga mga selyula ngadto sa ubos nga boltahe nga mga selyula gamit ang mga sangkap sa pagtipig sa enerhiya, pagdiskarga sa mas taas nga boltahe nga mga baterya ug paggamit sa enerhiya nga gipagawas aron ma-charge ang mga ubos nga boltahe nga mga selyula.Ang enerhiya sa panguna gibalhin imbes nga mawala.
Niining paagiha, sa panahon sa pag-charge, ang baterya B, nga nakaabot sa 100% nga boltahe una, nag-discharge sa A ug C, ug ang tulo ka mga baterya hingpit nga gi-charge.Atol sa pag-discharge, kung ang nahabilin nga bayad sa baterya B ubos kaayo, ang A ug C "charge" B, aron ang cell B dili makaabot sa SOC threshold alang sa paghunong sa pag-discharge sa kadali.
Panguna nga mga bahin sa aktibo nga teknolohiya sa pagbalanse
(1) Balanse ang taas ug ubos nga boltahe aron mapalambo ang kaepektibo sa battery pack: Sa panahon sa pag-charge ug pagdiskarga ug sa pagpahulay, ang mga high-voltage nga mga baterya mahimong ma-discharge ug ang mga low-voltage nga mga baterya mahimong ma-charge;
(2) Ubos nga pagkawala sa pagbalhin sa enerhiya: ang enerhiya nag-una nga gibalhin imbes nga nawala lang, nga nagpauswag sa kahusayan sa paggamit sa kuryente;
(3) Dako nga ekwilibriyo nga kasamtangan: Kasagaran, ang ekwilibriyo nga kasamtangan anaa sa taliwala sa 1 ug 10A, ug ang panimbang mas paspas;
Ang aktibo nga equalization nanginahanglan sa pag-configure sa katugbang nga mga sirkito ug mga aparato sa pagtipig sa enerhiya, nga nagdala sa daghang gidaghanon ug pagtaas sa gasto.Kining duha ka mga kondisyon nga magkauban nagtino nga ang aktibo nga pagkaparehas dili sayon nga ipasiugda ug ipadapat.
Dugang pa, ang aktibo nga equalization nga pag-charge ug pagdiskarga nga proseso hingpit nga nagdugang sa siklo sa kinabuhi sa baterya.Para sa mga cell nga nanginahanglan og charge ug discharging aron makab-ot ang balanse, ang dugang nga workload mahimong hinungdan nga sila molapas sa pagkatigulang sa ordinaryo nga mga cell, nga moresulta sa mas dako nga performance gap sa ubang mga cell.
Ang ubang mga eksperto nagtuo nga ang duha ka ekspresyon sa ibabaw kinahanglan nga katumbas sa dissipative equilibrium ug non-dissipative equilibrium.Kung kini aktibo o pasibo kinahanglan magdepende sa panghitabo nga nag-aghat sa proseso sa panimbang.Kung ang sistema makaabot sa usa ka estado diin kini kinahanglan nga passive, kini passive.Kung gitakda kini sa mga tawo, ang pagtakda sa programa sa panimbang kung dili kinahanglan nga balanse gitawag nga aktibo nga balanse.
Pananglitan, kung ang pag-discharge naa sa katapusan, ang labing ubos nga boltahe nga selyula nakaabot sa pagtangtang sa boltahe sa pagputol, samtang ang ubang mga selyula adunay gahum pa.Niini nga panahon, aron ma-discharge ang daghang elektrisidad kutob sa mahimo, ang sistema nagbalhin sa elektrisidad sa mga high-energy nga mga selula ngadto sa mga low-energy nga mga selula, nga nagtugot sa proseso sa pag-discharge nga magpadayon hangtud nga ang tanan nga gahum ma-discharge.Kini usa ka passive equalization nga proseso.Kung ang sistema nagtagna nga adunay usa ka dili balanse sa katapusan sa pag-discharge kung adunay nahabilin nga 40% sa gahum, magsugod kini usa ka aktibo nga proseso sa pag-equal.
Ang aktibo nga pagkaparehas gibahin sa sentralisado ug desentralisado nga mga pamaagi.Ang sentralisadong equalization nga pamaagi makakuha og enerhiya gikan sa tibuok battery pack, ug dayon mogamit ug energy conversion device aron madugangan ang enerhiya sa mga baterya nga gamay ra ang enerhiya.Ang desentralisadong equalization naglakip sa usa ka sumpay sa pagtipig sa enerhiya tali sa kasikbit nga mga baterya, nga mahimong usa ka inductor o usa ka kapasitor, nga nagtugot sa enerhiya nga moagos tali sa kasikbit nga mga baterya.
Sa kasamtangan nga estratehiya sa pagkontrol sa balanse, adunay mga nagkuha sa boltahe sa cell isip control target parameter, ug adunay usab nga nagsugyot sa paggamit sa SOC isip balanse sa pagkontrol sa target nga parameter.Pagkuha sa boltahe sa cell isip usa ka pananglitan.
Una, ibutang ang usa ka parisan sa mga kantidad sa threshold alang sa pagsugod ug pagtapos sa equalization: pananglitan, sa usa ka set sa mga baterya, kung ang kalainan tali sa grabeng boltahe sa usa ka cell ug ang average nga boltahe sa set moabot sa 50mV, ang equalization gisugdan, ug kung kanus-a kini moabot sa 5mV, ang equalization natapos.
Ang BMS nagkolekta sa boltahe sa matag cell sumala sa usa ka fixed acquisition cycle, kalkulado ang average nga bili, ug dayon kalkulado ang kalainan tali sa matag cell boltahe ug sa average nga bili;
Kung ang labing kadaghan nga kalainan moabot sa 50mV, ang BMS kinahanglan nga magsugod sa proseso sa pag-equalize;
Ipadayon ang lakang 2 atol sa proseso sa pag-equal hangtod nga ang mga kantidad sa kalainan muubos sa 5mV, ug dayon tapuson ang equalization.
Kinahanglan nga hinumdoman nga dili tanan nga BMS nanginahanglan niini nga lakang, ug ang sunod nga mga estratehiya mahimong magkalainlain depende sa pamaagi sa balanse.
Ang teknolohiya sa balanse adunay kalabotan usab sa klase sa baterya.Gituohan sa kadaghanan nga ang LFP mas angay alang sa aktibo nga balanse, samtang ang mga ternary nga baterya angay alang sa passive nga balanse.
Ang yugto sa grabe nga kompetisyon sa BMS kasagaran gisuportahan sa gasto ug kasaligan.Sa pagkakaron, ang eksperimento nga pag-verify sa aktibong pagbalanse wala pa makab-ot.Ang lebel sa functional safety gilauman nga mobalhin padulong sa ASIL-C ug ASIL-D, apan ang gasto medyo taas.Busa, ang karon nga dagkong mga kompanya mabinantayon bahin sa aktibo nga pagbalanse sa panukiduki.Ang ubang mga dagkong pabrika gusto pa gani nga kanselahon ang balancing module ug ang tanan nga pagbalanse gihimo sa gawas, susama sa pagmentinar sa mga sakyanan sa gasolina.Sa matag higayon nga ang sakyanan mobiyahe sa usa ka piho nga gilay-on, kini moadto sa 4S tindahan alang sa eksternal nga pagbalanse.Kini makapakunhod sa gasto sa tibuok BMS sa sakyanan ug makabenepisyo usab sa katugbang nga tindahan sa 4S.Kini usa ka win-win nga sitwasyon alang sa tanan nga mga partido.Busa, sa personal, akong nasabtan nga kini mahimong usa ka uso!
3.3 Proteksyon - pagdayagnos sa sayup ug alarma
Ang pag-monitor sa BMS gipares sa hardware sa sistema sa elektrisidad, ug gibahin kini sa lainlaing lebel sa kapakyasan (gamay nga kapakyasan, grabe nga kapakyasan, makamatay nga kapakyasan) sumala sa lainlaing mga kahimtang sa pasundayag sa baterya.Nagkalainlain nga mga lakang sa pagdumala ang gihimo sa lainlaing lebel sa kapakyasan: pasidaan, limitasyon sa kuryente o direkta nga pagputol sa taas nga boltahe.Ang mga kapakyasan naglakip sa data acquisition ug rationality failures, electrical failures (sensors and actuators), communication failures, ug battery status failures.
Usa ka kasagarang pananglitan mao ang kung ang usa ka baterya mag-overheat, ang BMS nagtino nga ang baterya nag-overheat base sa nakolekta nga temperatura sa baterya, dayon nagkontrol sa sirkito niini nga baterya aron madiskonekta, naghimo sa sobra nga kainit nga proteksyon, ug nagpadala og alerto sa mga sistema sa pagdumala sama sa EMS.
3.4 Komunikasyon
Ang normal nga operasyon sa BMS dili mabulag sa function sa komunikasyon niini.Bisan kung kini nagkontrol sa baterya sa panahon sa pagdumala sa baterya, pagpasa sa kahimtang sa baterya sa gawas sa kalibutan, o pagdawat sa mga panudlo sa pagkontrol, gikinahanglan ang lig-on nga komunikasyon.
Sa sistema sa baterya sa kuryente, ang usa ka tumoy sa BMS konektado sa baterya, ug ang pikas tumoy konektado sa kontrol ug elektronik nga mga sistema sa tibuuk nga awto.Ang kinatibuk-ang palibot naggamit sa CAN protocol, apan adunay kalainan tali sa paggamit sa internal nga CAN tali sa internal nga mga sangkap sa battery pack ug sa paggamit sa sakyanan nga CAN tali sa battery pack ug sa tibuok sakyanan.
Sa kasukwahi, ang BMS sa pagtipig sa enerhiya ug internal nga komunikasyon sa batakan naggamit sa CAN protocol, apan ang eksternal nga komunikasyon niini (eksternal nag-una nga nagtumong sa power storage power station nga nagpadala sa sistema sa PCS) kasagaran naggamit sa Internet protocol formats TCP/IP protocol ug modbus protocol.
4) BMS sa pagtipig sa enerhiya
Ang mga tiggama sa BMS sa pagtipig sa enerhiya sa kasagaran nagbag-o gikan sa BMS nga baterya sa kuryente, daghang mga disenyo ug termino ang adunay kasaysayan nga gigikanan
Pananglitan, ang power battery sa kasagaran gibahin ngadto sa BMU (Battery Monitor Unit) ug BCU (Battery Control Unit), nga ang kanhi nagkolekta og data ug ang naulahi nagkontrol niini.
Tungod kay ang cell sa baterya usa ka proseso sa electrochemical, daghang mga cell sa baterya ang nagporma usa ka baterya.Tungod sa mga kinaiya sa matag selyula sa baterya, bisan unsa ka tukma ang proseso sa paghimo, adunay mga kasaypanan ug pagkasumpaki sa matag cell sa baterya sa paglabay sa panahon ug depende sa palibot.Busa, ang sistema sa pagdumala sa baterya mao ang pagtimbang-timbang sa kasamtangan nga kahimtang sa baterya pinaagi sa limitado nga mga parameter, nga usa ka gamay nga sama sa usa ka tradisyonal nga Chinese medicine nga doktor nga nag-diagnose sa usa ka pasyente pinaagi sa pag-obserbar sa mga sintomas kay sa Western nga medisina nga nagkinahanglan sa pisikal ug kemikal nga pagtuki.Ang pisikal ug kemikal nga pag-analisa sa lawas sa tawo susama sa electrochemical nga mga kinaiya sa baterya, nga mahimong masukod pinaagi sa dagkong mga instrumento sa eksperimento.Bisan pa, lisud alang sa mga naka-embed nga sistema sa pagtimbang-timbang sa pipila nga mga timailhan sa electrochemistry.Busa, ang BMS sama sa usa ka tigulang nga doktor sa medisina sa China.
4.1 Tulo ka layer nga arkitektura sa pagtipig sa enerhiya nga BMS
Tungod sa dako nga gidaghanon sa mga selula sa baterya sa mga sistema sa pagtipig sa enerhiya, aron makadaginot sa mga gasto, ang BMS sa kasagaran gipatuman sa mga lut-od, nga adunay duha o tulo ka mga lut-od.Sa pagkakaron, ang mainstream mao ang tulo ka mga layer: master control/master control/slave control.
4.2 Detalyadong paghulagway sa BMS sa pagtipig sa enerhiya
5) Kasamtangang kahimtang ug umaabot nga uso
Adunay ubay-ubay nga mga matang sa mga tiggama nga naghimo og BMS:
Ang una nga kategorya mao ang end-user nga adunay labing dominanteng gahum sa power battery BMS - mga pabrika sa sakyanan.Sa tinuud, ang labing kusog nga kusog sa paghimo sa BMS sa gawas sa nasud mao usab ang mga pabrika sa awto, sama sa General Motors, Tesla, ug uban pa. Sa balay, adunay BYD, Huating Power, ug uban pa.
Ang ikaduha nga kategorya mao ang mga pabrika sa baterya, lakip ang mga tiggama sa cell ug mga tiggama sa pack, sama sa Samsung, Ningde Times, Xinwangda, Desay Battery, Topband Co., Ltd., Beijing Purrad, ug uban pa;
Ang ikatulo nga tipo sa mga tiggama sa BMS mao kadtong adunay daghang tuig nga kasinatian sa teknolohiya sa elektroniko sa kuryente, ug adunay mga R&D team nga adunay unibersidad o may kalabutan nga mga background sa negosyo, sama sa Eternal Electronics, Hangzhou Gaote Electronics, Xie Neng Technology, ug Kegong Electronics.
Dili sama sa BMS sa mga power batteries, nga kasagaran gidominar sa terminal vehicle manufacturers, daw ang mga end user sa energy storage batteries walay panginahanglan o espesipikong mga aksyon nga moapil sa research ug development ug manufacturing sa BMS.Dili sab tingali nga mogasto sila og daghang kuwarta ug kusog sa paghimo og dinagkong sistema sa pagdumala sa baterya.Busa, maisip nga ang industriya sa BMS nga baterya sa pagtipig sa enerhiya kulang sa usa ka importante nga magdudula nga adunay hingpit nga mga bentaha, nga nagbilin sa usa ka dako nga luna alang sa kalamboan ug imahinasyon alang sa mga tiggama sa baterya ug mga tigbaligya nga nagtutok sa BMS sa pagtipig sa enerhiya.Kung natukod ang merkado sa pagtipig sa enerhiya, maghatag kini sa mga tiggama sa baterya ug propesyonal nga mga tiggama sa BMS nga daghang lugar alang sa pag-uswag ug dili kaayo pagbatok sa kompetisyon.
Sa pagkakaron, adunay pipila ka mga propesyonal nga mga tiggama sa BMS nga naka-focus sa pagpalambo sa BMS sa pagtipig sa enerhiya, nag-una tungod sa kamatuoran nga ang merkado sa pagtipig sa enerhiya anaa pa sa iyang pagkabata ug adunay daghan pa nga mga pagduhaduha mahitungod sa umaabot nga pag-uswag sa pagtipig sa enerhiya sa merkado.Busa, kadaghanan sa mga tiggama wala makahimo og BMS nga may kalabutan sa pagtipig sa enerhiya.Sa aktuwal nga palibot sa negosyo, adunay usab mga tiggama nga nagpalit sa BMS nga baterya sa de-koryenteng salakyanan aron magamit ingon BMS alang sa mga baterya sa pagtipig sa enerhiya.Gituohan nga sa umaabot, ang mga propesyonal nga electric vehicle nga BMS nga mga tiggama mahimo usab nga usa ka hinungdanon nga bahin sa mga supplier sa BMS nga gigamit sa mga dagkong proyekto sa pagtipig sa enerhiya.
Sa kini nga yugto, adunay kakulang sa uniporme nga mga sumbanan alang sa BMS nga gihatag sa lainlaing mga supplier sa sistema sa pagtipig sa enerhiya.Lain-laing mga tiggama adunay lain-laing mga disenyo ug mga kahulugan alang sa BMS, ug depende sa lain-laing mga baterya sila compatible, ang SOX algorithm, equalization teknolohiya, ug komunikasyon data sulod uploaded mahimo usab nga lain-laing mga.Sa praktikal nga aplikasyon sa BMS, ang ingon nga mga kalainan makadugang sa gasto sa aplikasyon ug makadaot sa pag-uswag sa industriya.Busa, ang standardisasyon ug modularisasyon sa BMS mahimo usab nga usa ka hinungdanon nga direksyon sa pag-uswag sa umaabot.
Oras sa pag-post: Ene-15-2024