બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ BMS નોલેજ એન્ડ ફંક્શન, એક પરિચય

BMS નું પૂરું નામ બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ છે.તે એક ઉપકરણ છે જે ઊર્જા સંગ્રહ બેટરીની સ્થિતિનું નિરીક્ષણ કરે છે.તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે વ્યક્તિગત બેટરી કોષોના બુદ્ધિશાળી સંચાલન અને જાળવણી માટે, બેટરીના ઓવરચાર્જિંગ અને ઓવરડિસ્ચાર્જિંગને અટકાવવા, બેટરીની આવરદા વધારવા અને બેટરીની સ્થિતિનું નિરીક્ષણ કરવા માટે થાય છે.સામાન્ય રીતે, BMS ને સર્કિટ બોર્ડ અથવા હાર્ડવેર બોક્સ તરીકે રજૂ કરવામાં આવે છે.

 

BMS એ બેટરી એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમની મુખ્ય સબસિસ્ટમ્સમાંની એક છે, જે બેટરી એનર્જી સ્ટોરેજ યુનિટમાં દરેક બેટરીની ઓપરેટિંગ સ્ટેટસનું નિરીક્ષણ કરવા અને એનર્જી સ્ટોરેજ યુનિટની સલામત અને વિશ્વસનીય કામગીરીને સુનિશ્ચિત કરવા માટે જવાબદાર છે.BMS વાસ્તવિક સમયમાં એનર્જી સ્ટોરેજ બેટરીના સ્ટેટસ પેરામીટર્સનું મોનિટર કરી શકે છે અને એકત્રિત કરી શકે છે (જેમાં સિંગલ સેલ વોલ્ટેજ, બેટરી પોલ ટેમ્પરેચર, બેટરી લૂપ કરંટ, બેટરી પેક ટર્મિનલ વોલ્ટેજ, બેટરી સિસ્ટમ ઇન્સ્યુલેશન રેઝિસ્ટન્સ વગેરે સહિત પણ તેના સુધી મર્યાદિત નથી), અને વધુ સિસ્ટમ સ્થિતિ મૂલ્યાંકન પરિમાણો મેળવવા માટે સંબંધિત સ્થિતિ પરિમાણો પર જરૂરી વિશ્લેષણ અને ગણતરી કરો.તે સમગ્ર બેટરી ઉર્જા સંગ્રહ એકમની સલામત અને વિશ્વસનીય કામગીરીને સુનિશ્ચિત કરવા માટે ચોક્કસ સુરક્ષા નિયંત્રણ વ્યૂહરચનાઓ અનુસાર ઊર્જા સંગ્રહ બેટરીનું અસરકારક નિયંત્રણ પણ પ્રાપ્ત કરી શકે છે.તે જ સમયે, BMS તેના પોતાના કોમ્યુનિકેશન ઈન્ટરફેસ અને એનાલોગ/ડિજિટલ ઈનપુટ ઈન્ટરફેસ દ્વારા અન્ય બાહ્ય ઉપકરણો (PCS, EMS, ફાયર પ્રોટેક્શન સિસ્ટમ, વગેરે) સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે જેથી સમગ્ર ઊર્જા સંગ્રહ શક્તિમાં વિવિધ સબસિસ્ટમનું જોડાણ નિયંત્રણ રચાય. સ્ટેશન, પાવર સ્ટેશનની સલામત, વિશ્વસનીય અને કાર્યક્ષમ ગ્રીડ-કનેક્ટેડ કામગીરીની ખાતરી કરે છે.

2) આર્કિટેક્ચર

ટોપોલોજી આર્કિટેક્ચરના પરિપ્રેક્ષ્યમાં, BMS ને બે શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે: કેન્દ્રીયકૃત અને વિવિધ પ્રોજેક્ટ જરૂરિયાતો અનુસાર વિતરિત.

 

કેન્દ્રિય BMS

સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, કેન્દ્રિય BMS તમામ કોષોને એકત્રિત કરવા માટે એક જ BMS હાર્ડવેરનો ઉપયોગ કરે છે, જે થોડા કોષો સાથેના દૃશ્યો માટે યોગ્ય છે.

સેન્ટ્રલાઈઝ્ડ BMSમાં ઓછી કિંમત, કોમ્પેક્ટ સ્ટ્રક્ચર અને ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતાના ફાયદા છે અને સામાન્ય રીતે ઓછી ક્ષમતા, નીચા કુલ દબાણ અને નાની બેટરી સિસ્ટમ વોલ્યુમ જેવા કે પાવર ટૂલ્સ, રોબોટ્સ (હેન્ડલિંગ રોબોટ્સ, સહાયક રોબોટ્સ) જેવા સંજોગોમાં તેનો ઉપયોગ થાય છે. IOT સ્માર્ટ હોમ્સ (સ્વીપિંગ રોબોટ્સ, ઇલેક્ટ્રિક વેક્યુમ ક્લીનર્સ), ઇલેક્ટ્રિક ફોર્કલિફ્ટ્સ, ઇલેક્ટ્રિક લો-સ્પીડ વાહનો (ઇલેક્ટ્રિક સાઇકલ, ઇલેક્ટ્રિક મોટરસાઇકલ, ઇલેક્ટ્રિક સાઇટસીઇંગ કાર, ઇલેક્ટ્રિક પેટ્રોલ કાર, ઇલેક્ટ્રિક ગોલ્ફ કાર્ટ, વગેરે), અને હળવા હાઇબ્રિડ વાહનો.

કેન્દ્રિય BMS હાર્ડવેરને ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ અને લો-વોલ્ટેજ વિસ્તારોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ વિસ્તાર સિંગલ સેલ વોલ્ટેજ, સિસ્ટમ કુલ વોલ્ટેજ, અને ઇન્સ્યુલેશન પ્રતિકારનું નિરીક્ષણ કરવા માટે જવાબદાર છે.લો-વોલ્ટેજ એરિયામાં પાવર સપ્લાય સર્કિટ, CPU સર્કિટ, CAN કોમ્યુનિકેશન સર્કિટ, કંટ્રોલ સર્કિટ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

પેસેન્જર વાહનોની પાવર બેટરી સિસ્ટમ ઉચ્ચ ક્ષમતા, ઉચ્ચ કુલ દબાણ અને મોટા જથ્થા તરફ વિકાસ કરવાનું ચાલુ રાખે છે, વિતરિત BMS આર્કિટેક્ચરનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે પ્લગ-ઇન હાઇબ્રિડ અને શુદ્ધ ઇલેક્ટ્રિક વાહન મોડલમાં થાય છે.

બીએમએસનું વિતરણ કર્યું

હાલમાં, ઉદ્યોગમાં વિતરિત BMS માટે વિવિધ શરતો છે, અને વિવિધ કંપનીઓના અલગ અલગ નામ છે.પાવર બેટરી BMS મોટે ભાગે માસ્ટર-સ્લેવ ટુ-ટાયર આર્કિટેક્ચર ધરાવે છે:

 

બેટરી પેકના મોટા કદના કારણે એનર્જી સ્ટોરેજ BMS સામાન્ય રીતે ત્રણ-સ્તરની આર્કિટેક્ચર છે, જેમાં સ્લેવ અને મુખ્ય નિયંત્રણ સ્તરોની ઉપર એક માસ્ટર કંટ્રોલ લેયર હોય છે.

જેમ બૅટરીઓ બૅટરી ક્લસ્ટર બનાવે છે, જે બદલામાં સ્ટેક્સ બનાવે છે, ત્રણ-સ્તરની BMS પણ એ જ ઉપરના નિયમને અનુસરે છે:

નિયંત્રણમાંથી: બેટરી મેનેજમેન્ટ યુનિટ (BMU), જે વ્યક્તિગત બેટરીઓમાંથી માહિતી એકત્રિત કરે છે.

બેટરી સેલના વોલ્ટેજ અને તાપમાનનું નિરીક્ષણ કરો

પેકેજમાં બેટરી સમાનતા

માહિતી અપલોડ

થર્મલ મેનેજમેન્ટ

અસામાન્ય એલાર્મ

માસ્ટર કંટ્રોલ: બેટરી ક્લસ્ટર મેનેજમેન્ટ યુનિટ: BCU (બેટરી ક્લસ્ટર યુનિટ, જેને હાઈ વોલ્ટેજ મેનેજમેન્ટ યુનિટ HVU, BCMU, વગેરે તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે), BMU માહિતી એકત્રિત કરવા અને બેટરી ક્લસ્ટરની માહિતી એકત્ર કરવા માટે જવાબદાર છે.

બેટરી ક્લસ્ટર વર્તમાન સંપાદન, કુલ વોલ્ટેજ સંપાદન, લિકેજ શોધ

જ્યારે બેટરીની સ્થિતિ અસામાન્ય હોય ત્યારે પાવર-ઑફ સુરક્ષા

BMS ના સંચાલન હેઠળ, અનુગામી ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ મેનેજમેન્ટના આધાર તરીકે ક્ષમતા કેલિબ્રેશન અને SOC કેલિબ્રેશન અલગથી પૂર્ણ કરી શકાય છે.

બેટરી એરે મેનેજમેન્ટ યુનિટ (BAU) સમગ્ર એનર્જી સ્ટોરેજ બેટરી સ્ટેકમાં બેટરીના કેન્દ્રિય સંચાલન માટે જવાબદાર છે.તે વિવિધ બેટરી ક્લસ્ટર મેનેજમેન્ટ એકમો સાથે જોડાય છે અને બેટરી એરેની ઓપરેટિંગ સ્થિતિ પર પ્રતિસાદ આપવા માટે અન્ય ઉપકરણો સાથે માહિતીની આપલે કરે છે.

બેટરી એરેનું ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ મેનેજમેન્ટ

BMS સિસ્ટમ સ્વ-તપાસ અને ખામી નિદાન એલાર્મ

બેટરી પેક ફોલ્ટ નિદાન એલાર્મ

બેટરી એરેમાં વિવિધ અસાધારણતા અને ખામીઓ માટે સલામતી સુરક્ષા

PCS અને EMS જેવા અન્ય ઉપકરણો સાથે વાતચીત કરો

ડેટા સ્ટોરેજ, ટ્રાન્સમિશન અને પ્રોસેસિંગ

બેટરી મેનેજમેન્ટ લેયર: વ્યક્તિગત બેટરીની વિવિધ માહિતી (વોલ્ટેજ, તાપમાન) એકત્રિત કરવા, બેટરીના SOC અને SOHની ગણતરી અને વિશ્લેષણ કરવા, વ્યક્તિગત બેટરીની સક્રિય સમાનતા પ્રાપ્ત કરવા અને બેટરી પેક યુનિટ લેયર BCMU પર વ્યક્તિગત બેટરીની અસામાન્ય માહિતી અપલોડ કરવા માટે જવાબદાર છે.CAN બાહ્ય સંચાર દ્વારા, તે ડેઝી સાંકળ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલ છે.

બેટરી મેનેજમેન્ટ લેયર: BMU દ્વારા અપલોડ કરવામાં આવેલી વ્યક્તિગત બેટરીઓમાંથી વિવિધ માહિતી એકત્રિત કરવા, બેટરી પેક (પેક વોલ્ટેજ, પેક તાપમાન), બેટરી પેક ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જ કરંટ વિશે વિવિધ માહિતી એકત્રિત કરવા, બેટરી પેકના SOC અને SOH ની ગણતરી અને વિશ્લેષણ કરવા માટે જવાબદાર છે. , અને બેટરી ક્લસ્ટર યુનિટ લેયર BAMS પર બધી માહિતી અપલોડ કરવી.CAN બાહ્ય સંચાર દ્વારા, તે ડેઝી સાંકળ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલ છે.

બેટરી ક્લસ્ટર મેનેજમેન્ટ લેયર: BCMU દ્વારા અપલોડ કરવામાં આવેલી વિવિધ બેટરી માહિતી એકત્રિત કરવા અને RJ45 ઇન્ટરફેસ દ્વારા એનર્જી સ્ટોરેજ મોનિટરિંગ EMS સિસ્ટમ પર તમામ માહિતી અપલોડ કરવા માટે જવાબદાર;પીસીએસ (CAN અથવા RS485 ઇન્ટરફેસ) ને બેટરીની સંબંધિત અસામાન્ય માહિતી મોકલવા માટે PCS સાથે વાતચીત કરવી, અને PCS સાથે વાતચીત કરવા માટે હાર્ડવેર ડ્રાય નોડ્સથી સજ્જ.વધુમાં, તે બેટરી સિસ્ટમ BSE (બેટરી સ્ટેટ એસ્ટીમેટ) મૂલ્યાંકન, ઇલેક્ટ્રિકલ સિસ્ટમ સ્ટેટસ ડિટેક્શન, કોન્ટેક્ટર મેનેજમેન્ટ, થર્મલ મેનેજમેન્ટ, ઓપરેશન મેનેજમેન્ટ, ચાર્જિંગ મેનેજમેન્ટ, ડાયગ્નોસ્ટિક મેનેજમેન્ટ અને આંતરિક અને બાહ્ય સંચાર નેટવર્ક મેનેજમેન્ટ કરે છે.CAN દ્વારા ગૌણ અધિકારીઓ સાથે વાતચીત કરે છે.

3) BMS શું કરે છે?

BMS ના કાર્યો અસંખ્ય છે, પરંતુ મુખ્ય અને જેના વિશે આપણે સૌથી વધુ ચિંતિત છીએ તે ત્રણ પાસાઓ છે:

એક છે સેન્સિંગ (સ્ટેટ મેનેજમેન્ટ), જે બીએમએસનું મૂળભૂત કાર્ય છે.તે વોલ્ટેજ, પ્રતિકાર, તાપમાન માપે છે અને આખરે બેટરીની સ્થિતિને સમજે છે.અમે જાણવા માંગીએ છીએ કે બેટરીની સ્થિતિ શું છે, તેની કેટલી ઊર્જા અને ક્ષમતા છે, તે કેટલી તંદુરસ્ત છે, તે કેટલી શક્તિ ઉત્પન્ન કરે છે અને તે કેટલી સલામત છે.આ સંવેદના છે.

બીજું મેનેજમેન્ટ (બેલેન્સ મેનેજમેન્ટ) છે.કેટલાક લોકો કહે છે કે BMS એ બેટરીની આયા છે.પછી આ આયાએ તેનું સંચાલન કરવું જોઈએ.શું વ્યવસ્થા કરવી?તે બેટરીને શક્ય તેટલી સારી બનાવવા માટે છે.સૌથી મૂળભૂત બેલેન્સ મેનેજમેન્ટ અને થર્મલ મેનેજમેન્ટ છે.

ત્રીજું રક્ષણ (સુરક્ષા વ્યવસ્થાપન) છે.આયાને પણ એક કામ છે.જો બેટરીની થોડી સ્થિતિ હોય, તો તેને સુરક્ષિત રાખવાની જરૂર છે અને એલાર્મ વગાડવાની જરૂર છે.

અલબત્ત, ત્યાં એક સંચાર વ્યવસ્થાપન ઘટક પણ છે જે ચોક્કસ પ્રોટોકોલ દ્વારા સિસ્ટમની અંદર અથવા બહાર ડેટા સ્થાનાંતરિત કરે છે.

BMS પાસે ઓપરેશન કંટ્રોલ, ઇન્સ્યુલેશન મોનિટરિંગ, થર્મલ મેનેજમેન્ટ વગેરે જેવા અન્ય ઘણા કાર્યો છે, જેની અહીં ચર્ચા કરવામાં આવી નથી.

 

3.1 ધારણા - માપન અને અંદાજ

BMS નું મૂળભૂત કાર્ય વોલ્ટેજ, વર્તમાન, તાપમાન અને સ્થિતિ જેવા મૂળભૂત પરિમાણો તેમજ SOC અને SOH જેવા બેટરી સ્ટેટ ડેટાની ગણતરી સહિત બેટરી પરિમાણોને માપવા અને અંદાજ કાઢવાનું છે.પાવર બેટરીના ક્ષેત્રમાં SOP (શક્તિની સ્થિતિ) અને SOE (ઊર્જાની સ્થિતિ) ની ગણતરીઓ પણ સામેલ છે, જેની અહીં ચર્ચા કરવામાં આવી નથી.અમે પ્રથમ બે વધુ વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતા ડેટા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરીશું.

સેલ માપન

1) મૂળભૂત માહિતી માપન: બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમનું સૌથી મૂળભૂત કાર્ય વ્યક્તિગત બેટરી કોષોના વોલ્ટેજ, વર્તમાન અને તાપમાનને માપવાનું છે, જે બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમમાં તમામ ઉચ્ચ-સ્તરની ગણતરીઓ અને નિયંત્રણ તર્ક માટેનો પાયો છે.

2) ઇન્સ્યુલેશન પ્રતિકાર પરીક્ષણ: સમગ્ર બેટરી સિસ્ટમ અને બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમમાં ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ સિસ્ટમ માટે ઇન્સ્યુલેશન પરીક્ષણ જરૂરી છે.

3) હાઇ-વોલ્ટેજ ઇન્ટરલોક ડિટેક્શન (HVIL): સમગ્ર હાઇ-વોલ્ટેજ સિસ્ટમની અખંડિતતાની પુષ્ટિ કરવા અને જ્યારે ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ સિસ્ટમ લૂપની અખંડિતતા સાથે ચેડા કરવામાં આવે ત્યારે સલામતીનાં પગલાં શરૂ કરવા માટે વપરાય છે.

SOC ગણતરી

SOC એ ચાર્જની સ્થિતિનો સંદર્ભ આપે છે, જે બેટરીની બાકી રહેલી ક્ષમતા છે.સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, બેટરીમાં કેટલી શક્તિ બાકી છે.

BMS માં SOC એ સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ છે, કારણ કે બાકીનું બધું તેના પર આધારિત છે.તેથી, તેની ચોકસાઈ અને મજબૂતાઈ (ભૂલ સુધારણા ક્ષમતા તરીકે પણ ઓળખાય છે) અત્યંત મહત્વપૂર્ણ છે.સચોટ SOC વિના, કોઈપણ માત્રામાં રક્ષણાત્મક કાર્ય BMS યોગ્ય રીતે કામ કરી શકતું નથી, કારણ કે બૅટરી ઘણીવાર સુરક્ષિત સ્થિતિમાં હોય છે, જેનાથી બૅટરીના જીવનને લંબાવવું અશક્ય બને છે.

હાલમાં, મુખ્ય પ્રવાહની SOC અંદાજ પદ્ધતિમાં ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ પદ્ધતિ, વર્તમાન એકીકરણ પદ્ધતિ, કાલમાન ફિલ્ટર પદ્ધતિ અને ન્યુરલ નેટવર્ક પદ્ધતિનો સમાવેશ થાય છે.પ્રથમ બે પદ્ધતિઓ સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાય છે.પછીની બે પદ્ધતિઓમાં અદ્યતન જ્ઞાનનો સમાવેશ થાય છે જેમ કે એકીકરણ મોડલ અને આર્ટિફિશિયલ ઇન્ટેલિજન્સ, જે અહીં વિગતવાર નથી.

પ્રેક્ટિકલ એપ્લીકેશનમાં, બેટરીના ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ સ્ટેટસના આધારે અલગ અલગ અલ્ગોરિધમ્સ અપનાવવામાં આવે છે, સાથે બહુવિધ અલ્ગોરિધમ્સનો ઉપયોગ ઘણીવાર સંયોજનમાં થાય છે.

ઓપન સર્કિટ વોલ્ટેજ પદ્ધતિ

ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ પદ્ધતિનો સિદ્ધાંત એ છે કે બેટરીના લાંબા ગાળાના સ્થિર પ્લેસમેન્ટની શરત હેઠળ ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ અને SOC વચ્ચેના પ્રમાણમાં નિશ્ચિત કાર્યાત્મક સંબંધનો ઉપયોગ કરવો, અને આ રીતે ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજના આધારે SOC નો અંદાજ કાઢવો.અગાઉ સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી લીડ-એસિડ બેટરી ઇલેક્ટ્રિક સાયકલ SOC નો અંદાજ કાઢવા માટે આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરે છે.ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ પદ્ધતિ સરળ અને અનુકૂળ છે, પરંતુ તેમાં ઘણા ગેરફાયદા પણ છે:

1. બેટરીને લાંબા સમય સુધી સ્થાયી છોડી દેવી જોઈએ, અન્યથા ખુલ્લા સર્કિટ વોલ્ટેજને ટૂંકા ગાળામાં સ્થિર કરવું મુશ્કેલ બનશે;

2. બેટરીઓમાં વોલ્ટેજ પ્લેટુ હોય છે, ખાસ કરીને લિથિયમ આયર્ન ફોસ્ફેટ બેટરી, જ્યાં ટર્મિનલ વોલ્ટેજ અને SOC વળાંક SOC30%-80% રેન્જ દરમિયાન લગભગ રેખીય હોય છે;

3. બેટરી અલગ-અલગ તાપમાન અથવા જીવનના વિવિધ તબક્કામાં હોય છે, અને ઓપન સર્કિટ વોલ્ટેજ સમાન હોવા છતાં, વાસ્તવિક SOC તફાવત મોટો હોઈ શકે છે;

નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, જ્યારે આપણે આ ઇલેક્ટ્રિક સાયકલનો ઉપયોગ કરીએ છીએ, જો વર્તમાન SOC 100% તરીકે પ્રદર્શિત થાય છે, તો વેગ આપતી વખતે વોલ્ટેજ ઘટી જાય છે, અને પાવર 80% તરીકે પ્રદર્શિત થઈ શકે છે.જ્યારે આપણે વેગ આપવાનું બંધ કરીએ છીએ, ત્યારે વોલ્ટેજ વધે છે, અને પાવર 100% પર પાછો જાય છે.તેથી અમારા ઇલેક્ટ્રિક સ્કૂટરની પાવર ડિસ્પ્લે સચોટ નથી.જ્યારે આપણે રોકીએ છીએ, ત્યારે તેની શક્તિ હોય છે, પરંતુ જ્યારે આપણે શરૂ કરીએ છીએ, ત્યારે તેની શક્તિ સમાપ્ત થઈ જાય છે.આ બેટરીની સમસ્યા ન હોઈ શકે, પરંતુ BMS ના SoC અલ્ગોરિધમ ખૂબ સરળ હોવાને કારણે હોઈ શકે છે.

એન-શી અભિન્ન પદ્ધતિ

Anshicontinuous integration method, SOC ની વ્યાખ્યા દ્વારા વાસ્તવિક સમયમાં SOC મૂલ્યની સીધી ગણતરી કરે છે.

પ્રારંભિક SOC મૂલ્યને જોતાં, જ્યાં સુધી બેટરીનો પ્રવાહ માપી શકાય છે (જ્યાં ડિસ્ચાર્જ વર્તમાન હકારાત્મક હોય છે), બેટરીની ક્ષમતામાં ફેરફાર વર્તમાન એકીકરણ દ્વારા ચોક્કસ રીતે ગણતરી કરી શકાય છે, પરિણામે બાકીના SOC.

આ પદ્ધતિમાં ટૂંકા ગાળામાં પ્રમાણમાં ભરોસાપાત્ર અંદાજો મળે છે, પરંતુ વર્તમાન સેન્સરની માપણીની ભૂલો અને બેટરીની ક્ષમતાના ક્રમશઃ અધોગતિને કારણે, લાંબા ગાળાના વર્તમાન સંકલન ચોક્કસ વિચલનો રજૂ કરશે.તેથી, સામાન્ય રીતે ઓછી ચોકસાઈની જરૂરિયાતો સાથે SOC અંદાજ માટે પ્રારંભિક મૂલ્યનો અંદાજ કાઢવા ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ પદ્ધતિ સાથે તેનો ઉપયોગ થાય છે, અને ટૂંકા ગાળાના SOC અનુમાન માટે કાલમાન ફિલ્ટરિંગ પદ્ધતિ સાથે પણ તેનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.

SOC (સ્ટેટ ઓફ ચાર્જ) એ BMS ના કોર કંટ્રોલ અલ્ગોરિધમનું છે, જે વર્તમાન બાકી રહેલી ક્ષમતા સ્થિતિનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.તે મુખ્યત્વે એમ્પીયર-કલાક સંકલન પદ્ધતિ અને EKF (એક્સ્ટેન્ડેડ કાલમેન ફિલ્ટર) અલ્ગોરિધમ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે, જે સુધારણા વ્યૂહરચનાઓ (જેમ કે ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ કરેક્શન, ફુલ-ચાર્જ કરેક્શન, ચાર્જિંગ એન્ડ કરેક્શન, વિવિધ તાપમાન હેઠળ ક્ષમતા સુધારણા અને SOH), વગેરે).એમ્પીયર-કલાક એકીકરણ પદ્ધતિ વર્તમાન સંપાદન ચોકસાઈની ખાતરી કરવાની શરતમાં પ્રમાણમાં વિશ્વસનીય છે, પરંતુ તે મજબૂત નથી.ભૂલોના સંચયને લીધે, તેને સુધારણા વ્યૂહરચના સાથે જોડવી આવશ્યક છે.EKF પદ્ધતિ મજબૂત છે પરંતુ અલ્ગોરિધમ પ્રમાણમાં જટિલ અને અમલમાં મૂકવું મુશ્કેલ છે.ઘરેલું મુખ્ય પ્રવાહના ઉત્પાદકો ઓરડાના તાપમાને 6% કરતા ઓછી ચોકસાઈ હાંસલ કરી શકે છે, પરંતુ ઊંચા અને નીચા તાપમાને અને બેટરી એટેન્યુએશનનો અંદાજ કાઢવો મુશ્કેલ છે.

SOC કરેક્શન

વર્તમાન વધઘટને લીધે, અંદાજિત SOC અચોક્કસ હોઈ શકે છે, અને વિવિધ સુધારણા વ્યૂહરચનાઓને અંદાજ પ્રક્રિયામાં સામેલ કરવાની જરૂર છે.

 

SOH ગણતરી

SOH એ આરોગ્યની સ્થિતિનો ઉલ્લેખ કરે છે, જે બેટરીની વર્તમાન આરોગ્ય સ્થિતિ (અથવા બેટરીના અધોગતિની ડિગ્રી) દર્શાવે છે.તે સામાન્ય રીતે 0 અને 100% ની વચ્ચેના મૂલ્ય તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે, જેમાં 80% થી નીચેના મૂલ્યો સામાન્ય રીતે દર્શાવવા માટે માનવામાં આવે છે કે બેટરી હવે ઉપયોગમાં લેવા યોગ્ય નથી.તે બેટરી ક્ષમતા અથવા આંતરિક પ્રતિકારમાં ફેરફારો દ્વારા રજૂ કરી શકાય છે.ક્ષમતાનો ઉપયોગ કરતી વખતે, બેટરીની ઓપરેટિંગ પ્રક્રિયામાંથી ડેટાના આધારે વર્તમાન બેટરીની વાસ્તવિક ક્ષમતાનો અંદાજ લગાવવામાં આવે છે, અને રેટ કરેલ ક્ષમતા સાથે તેનો ગુણોત્તર SOH છે.જ્યારે બેટરી બગડતી હોય ત્યારે એક સચોટ SOH અન્ય મોડ્યુલની અંદાજની ચોકસાઈમાં સુધારો કરશે.

ઉદ્યોગમાં SOH ની બે અલગ અલગ વ્યાખ્યાઓ છે:

ક્ષમતા ફેડ પર આધારિત SOH વ્યાખ્યા

લિથિયમ-આયન બેટરીના ઉપયોગ દરમિયાન, બેટરીની અંદરની સક્રિય સામગ્રી ધીમે ધીમે ઘટતી જાય છે, આંતરિક પ્રતિકાર વધે છે અને ક્ષમતા ક્ષીણ થાય છે.તેથી, બેટરીની ક્ષમતા દ્વારા SOH નો અંદાજ લગાવી શકાય છે.બેટરીની આરોગ્ય સ્થિતિ વર્તમાન ક્ષમતા અને પ્રારંભિક ક્ષમતાના ગુણોત્તર તરીકે વ્યક્ત કરવામાં આવે છે, અને તેના SOH ને આ રીતે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે:

SOH=(C_Standard-C_fade)/C_સ્ટાન્ડર્ડ ×100%

ક્યાં: C_fade એ બેટરીની ખોવાયેલી ક્ષમતા છે;સી_સ્ટાન્ડર્ડ એ નજીવી ક્ષમતા છે.

IEEE ધોરણ 1188-1996 એ નક્કી કરે છે કે જ્યારે પાવર બેટરીની ક્ષમતા ઘટીને 80% થઈ જાય, ત્યારે બેટરી બદલવી જોઈએ.તેથી, અમે સામાન્ય રીતે ધ્યાનમાં લઈએ છીએ કે જ્યારે બેટરી SOH 80% થી નીચે હોય ત્યારે તે ઉપલબ્ધ નથી.

પાવર એટેન્યુએશન (પાવર ફેડ) પર આધારિત SOH વ્યાખ્યા

લગભગ તમામ પ્રકારની બેટરીઓનું વૃદ્ધત્વ બેટરીના આંતરિક પ્રતિકારમાં વધારો તરફ દોરી જશે.બેટરીનો આંતરિક પ્રતિકાર જેટલો ઊંચો છે, તેટલી ઉપલબ્ધ શક્તિ ઓછી છે.તેથી, પાવર એટેન્યુએશનનો ઉપયોગ કરીને SOH નો અંદાજ લગાવી શકાય છે.

3.2 મેનેજમેન્ટ - સંતુલિત ટેકનોલોજી

દરેક બેટરીનું પોતાનું "વ્યક્તિત્વ" હોય છે

સંતુલન વિશે વાત કરવા માટે, આપણે બેટરીથી શરૂઆત કરવી પડશે.સમાન ઉત્પાદક દ્વારા સમાન બેચમાં ઉત્પાદિત બેટરીઓનું પોતાનું જીવન ચક્ર અને "વ્યક્તિત્વ" હોય છે - દરેક બેટરીની ક્ષમતા બરાબર એકસરખી ન હોઈ શકે.આ અસંગતતા માટે બે કારણો છે:

એક કોષ ઉત્પાદનની અસંગતતા છે

એક ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓની અસંગતતા છે.

ઉત્પાદન અસંગતતા

ઉત્પાદન અસંગતતાઓ સમજવા માટે સરળ છે.ઉદાહરણ તરીકે, ઉત્પાદન પ્રક્રિયા દરમિયાન, ડાયાફ્રેમ વિસંગતતાઓ અને કેથોડ અને એનોડ સામગ્રીની વિસંગતતાઓ એકંદર બેટરી ક્ષમતાની અસંગતતાઓમાં પરિણમી શકે છે.પ્રમાણભૂત 50AH બેટરી 49AH અથવા 51AH બની શકે છે.

ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ અસંગતતા

ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રીની અસંગતતા એ છે કે બેટરી ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગની પ્રક્રિયામાં, જો બે કોષોનું ઉત્પાદન અને પ્રક્રિયા સમાન હોય તો પણ, ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાની પ્રક્રિયામાં થર્મલ વાતાવરણ ક્યારેય સુસંગત ન હોઈ શકે.ઉદાહરણ તરીકે, બેટરી મોડ્યુલ બનાવતી વખતે, આસપાસની રીંગનું તાપમાન મધ્યમ કરતા ઓછું હોવું જોઈએ.આના પરિણામે ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ રકમ વચ્ચે લાંબા ગાળાની અસંગતતા આવે છે, જે બદલામાં અસંગત બેટરી સેલ ક્ષમતા તરફ દોરી જાય છે;જ્યારે બેટરી સેલ પર SEI ફિલ્મના ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ કરંટ લાંબા સમય સુધી અસંગત હોય છે, ત્યારે SEI ફિલ્મનું વૃદ્ધત્વ પણ અસંગત હશે.

*SEI ફિલ્મ: "સોલિડ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઇન્ટરફેસ" (સોલિડ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઇન્ટરફેસ).પ્રવાહી લિથિયમ આયન બેટરીની પ્રથમ ચાર્જ ડિસ્ચાર્જ પ્રક્રિયા દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી ઘન-પ્રવાહી તબક્કાના ઇન્ટરફેસ પર ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે અને ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીની સપાટીને આવરી લેતું પેસિવેશન સ્તર બનાવે છે.SEI ફિલ્મ એ ઇલેક્ટ્રોનિક ઇન્સ્યુલેટર છે પરંતુ લિથિયમ આયનોનું ઉત્તમ વાહક છે, જે માત્ર ઇલેક્ટ્રોડનું રક્ષણ કરે છે પરંતુ બેટરીના કાર્યને પણ અસર કરતું નથી.SEI ફિલ્મનું વૃદ્ધત્વ બેટરીના સ્વાસ્થ્ય પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે.

તેથી, બેટરી પેકની બિન-એકરૂપતા (અથવા વિવેકબુદ્ધિ) એ બેટરી ઓપરેશનનું અનિવાર્ય અભિવ્યક્તિ છે.

શા માટે સંતુલન જરૂરી છે

બેટરીઓ અલગ છે, તો શા માટે તેમને સમાન બનાવવાનો પ્રયાસ ન કરો?કારણ કે અસંગતતા બેટરી પેકના પ્રદર્શનને અસર કરશે.

શ્રેણીમાં બેટરી પેક શોર્ટ-બેરલ અસરને અનુસરે છે: શ્રેણીમાં બેટરી પેક સિસ્ટમમાં, સમગ્ર બેટરી પેક સિસ્ટમની ક્ષમતા સૌથી નાના સિંગલ યુનિટ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

ધારો કે અમારી પાસે એક બેટરી પેક છે જેમાં ત્રણ બેટરીનો સમાવેશ થાય છે:

e જાણો કે ઓવરચાર્જિંગ અને ઓવર ડિસ્ચાર્જિંગ બેટરીને ગંભીર રીતે નુકસાન પહોંચાડે છે.તેથી, જ્યારે ચાર્જિંગ દરમિયાન બેટરી B સંપૂર્ણપણે ચાર્જ થાય છે અથવા જ્યારે ડિસ્ચાર્જિંગ દરમિયાન બેટરી B ની SoC ખૂબ જ ઓછી હોય છે, ત્યારે બેટરી B ને સુરક્ષિત રાખવા માટે ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ બંધ કરવું જરૂરી છે. પરિણામે, A અને C બેટરીની શક્તિ સંપૂર્ણપણે હોઈ શકતી નથી. ઉપયોગ કર્યો.

આ તરફ દોરી જાય છે:

બૅટરી પૅકની વાસ્તવિક ઉપયોગ કરી શકાય તેવી ક્ષમતા ઘટી છે: બૅટરી A અને C, જે ઉપલબ્ધ ક્ષમતાનો ઉપયોગ કરી શકી હોત, તે હવે બૅટરી Bને સમાવવા માટે આમ કરવામાં અસમર્થ છે. તે ત્રણ પગ પર બે વ્યક્તિઓ એકસાથે બંધાયેલા હોય તેવું છે. ઊંચો વ્યક્તિ મોટા પગલાં લેવામાં અસમર્થ.

બૅટરી લાઇફ ઘટાડે છે: નાની લંબાઇને વધુ પગલાંની જરૂર પડે છે અને તે પગને વધુ થાકે છે.ઓછી ક્ષમતા સાથે, ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ ચક્રની સંખ્યામાં વધારો થાય છે, પરિણામે બૅટરીનું વધુ અધોગતિ થાય છે.ઉદાહરણ તરીકે, એક કોષ 100% DoD પર 4000 ચક્ર હાંસલ કરી શકે છે, પરંતુ વાસ્તવિક ઉપયોગમાં તે 100% સુધી પહોંચી શકતું નથી અને ચક્રની સંખ્યા ચોક્કસપણે 4000 સુધી પહોંચી શકશે નહીં.

*DoD, ડિસ્ચાર્જની ઊંડાઈ, બેટરીની રેટ કરેલ ક્ષમતાની બેટરી ડિસ્ચાર્જ ક્ષમતાની ટકાવારી દર્શાવે છે.

બેટરીની અસંગતતા બેટરી પેકની કામગીરીમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.જ્યારે બેટરી મોડ્યુલનું કદ મોટું હોય છે, ત્યારે બેટરીના બહુવિધ તાર શ્રેણીમાં જોડાયેલા હોય છે, અને મોટા સિંગલ વોલ્ટેજ તફાવતને કારણે સમગ્ર બોક્સની ક્ષમતા ઘટી જાય છે.શ્રેણીમાં જેટલી વધુ બેટરીઓ જોડાયેલ છે, તેટલી વધુ ક્ષમતા ગુમાવે છે.જો કે, અમારી એપ્લિકેશન્સમાં, ખાસ કરીને ઊર્જા સંગ્રહ સિસ્ટમ એપ્લિકેશન્સમાં, બે મહત્વપૂર્ણ આવશ્યકતાઓ છે:

સૌપ્રથમ લાંબી-જીવનની બેટરી છે, જે ઓપરેશન અને જાળવણી ખર્ચને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડી શકે છે.એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમમાં બેટરી પેકના જીવન માટે ઉચ્ચ આવશ્યકતાઓ છે.મોટાભાગના ઘરેલું 15 વર્ષ માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા છે.જો આપણે દર વર્ષે 300 ચક્ર ધારીએ, તો 15 વર્ષ 4500 ચક્ર છે, જે હજુ પણ ખૂબ વધારે છે.અમારે દરેક બેટરીનું આયુષ્ય વધારવાની જરૂર છે જેથી કરીને સમગ્ર બેટરી પેકનું કુલ જીવન શક્ય તેટલું ડિઝાઇન લાઇફ સુધી પહોંચી શકે અને બેટરી પેકના જીવન પર બેટરી ફેલાવાની અસરને ઘટાડી શકે.

બીજું ડીપ સાયકલ, ખાસ કરીને પીક શેવિંગના એપ્લિકેશન દૃશ્યમાં, વધુ એક kWh વીજળી છોડવાથી આવકનો વધુ એક બિંદુ મળશે.એટલે કે, અમે 80% DoD અથવા 90% DoD કરીશું.જ્યારે ઉર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીમાં ઊંડા ચક્રનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે પૂંછડીના વિસર્જન દરમિયાન બેટરીનું વિક્ષેપ પ્રગટ થશે.તેથી, ડીપ ચાર્જિંગ અને ડીપ ડિસ્ચાર્જિંગની શરત હેઠળ દરેક એક કોષની ક્ષમતાના સંપૂર્ણ પ્રકાશનને સુનિશ્ચિત કરવા માટે, તે જરૂરી છે કે ઊર્જા સંગ્રહ BMS પાસે મજબૂત સમાનીકરણ વ્યવસ્થાપન ક્ષમતાઓ હોય અને બેટરી કોષો વચ્ચે સુસંગતતાની ઘટનાને દબાવી દે. .

આ બે આવશ્યકતાઓ બૅટરીની અસંગતતાની બરાબર વિરુદ્ધ છે.વધુ કાર્યક્ષમ બેટરી પેક એપ્લીકેશન હાંસલ કરવા માટે, બેટરીની અસંગતતાની અસરને ઘટાડવા માટે અમારી પાસે વધુ અસરકારક સંતુલન ટેકનોલોજી હોવી આવશ્યક છે.

સંતુલન ટેકનોલોજી

બૅટરી ઇક્વલાઇઝેશન ટેક્નૉલૉજી એ વિવિધ ક્ષમતા ધરાવતી બૅટરીને સમાન બનાવવાનો એક માર્ગ છે.બે સામાન્ય સમાનીકરણ પદ્ધતિઓ છે: ઊર્જા વિસર્જન યુનિડાયરેક્શનલ ઇક્વલાઇઝેશન (નિષ્ક્રિય સમાનતા) અને ઊર્જા ટ્રાન્સફર દ્વિદિશ સમાનતા (સક્રિય સમાનતા).

(1) નિષ્ક્રિય સંતુલન

નિષ્ક્રિય સમાનતાનો સિદ્ધાંત બેટરીની દરેક સ્ટ્રીંગ પર સ્વિચ કરી શકાય તેવા ડિસ્ચાર્જ રેઝિસ્ટરને સમાંતર કરવાનો છે.BMS ઉચ્ચ વોલ્ટેજ કોશિકાઓને ડિસ્ચાર્જ કરવા માટે ડિસ્ચાર્જ રેઝિસ્ટરને નિયંત્રિત કરે છે, વિદ્યુત ઊર્જાને ગરમી તરીકે વિખેરી નાખે છે.ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે બેટરી B લગભગ સંપૂર્ણ ચાર્જ થઈ જાય છે, ત્યારે બેટરી B પરના રેઝિસ્ટરને ગરમી તરીકે વધારાની વિદ્યુત ઉર્જાનો વિસર્જન કરવાની મંજૂરી આપવા માટે સ્વીચ ખોલવામાં આવે છે.પછી જ્યાં સુધી બેટરી A અને C સંપૂર્ણપણે ચાર્જ ન થાય ત્યાં સુધી ચાર્જિંગ ચાલુ રહે છે.

આ પદ્ધતિ માત્ર ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ કોષોને વિસર્જિત કરી શકે છે, અને ઓછી ક્ષમતાવાળા કોષોને રિચાર્જ કરી શકતી નથી.ડિસ્ચાર્જ પ્રતિકારની શક્તિ મર્યાદાને લીધે, સમાનતા પ્રવાહ સામાન્ય રીતે નાનો હોય છે (1A કરતાં ઓછો).

નિષ્ક્રિય સમાનતાના ફાયદા ઓછી કિંમત અને સરળ સર્કિટ ડિઝાઇન છે;ગેરફાયદા એ છે કે તે સમાનતા માટે સૌથી ઓછી બાકી રહેલી બેટરી ક્ષમતા પર આધારિત છે, જે ઓછી બાકી રહેલી ક્ષમતા ધરાવતી બેટરીની ક્ષમતામાં વધારો કરી શકતી નથી, અને સમાન શક્તિનો 100% ગરમીના રૂપમાં વેડફાય છે.

(2) સક્રિય સંતુલન

અલ્ગોરિધમ્સ દ્વારા, બેટરીના બહુવિધ તાર ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ કોશિકાઓની ઊર્જાને ઊર્જા સંગ્રહ ઘટકોનો ઉપયોગ કરીને નીચા-વોલ્ટેજ કોષોમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ બેટરીને ડિસ્ચાર્જ કરે છે અને લોઅર-વોલ્ટેજ કોષોને ચાર્જ કરવા માટે મુક્ત થતી ઊર્જાનો ઉપયોગ કરે છે.ઊર્જા મુખ્યત્વે વિખેરાઈ જવાને બદલે સ્થાનાંતરિત થાય છે.

આ રીતે, ચાર્જિંગ દરમિયાન, બેટરી B, જે પહેલા 100% વોલ્ટેજ સુધી પહોંચે છે, A અને C પર ડિસ્ચાર્જ થાય છે અને ત્રણેય બેટરીઓ એકસાથે સંપૂર્ણ ચાર્જ થાય છે.ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન, જ્યારે બેટરી B નો બાકીનો ચાર્જ ખૂબ ઓછો હોય, ત્યારે A અને C "ચાર્જ" B કરો, જેથી સેલ B આટલી ઝડપથી ડિસ્ચાર્જ બંધ કરવા માટે SOC થ્રેશોલ્ડ સુધી ન પહોંચે.

સક્રિય સંતુલન તકનીકની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ

(1) બેટરી પેકની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા માટે ઉચ્ચ અને નીચા વોલ્ટેજને સંતુલિત કરો: ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ દરમિયાન અને બાકીના સમયે, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ બેટરીને ડિસ્ચાર્જ કરી શકાય છે અને ઓછી-વોલ્ટેજ બેટરી ચાર્જ કરી શકાય છે;

(2) ઓછી-નુકશાન ઉર્જા ટ્રાન્સફર: ઉર્જા મુખ્યત્વે ખોવાઈ જવાને બદલે ટ્રાન્સફર કરવામાં આવે છે, પાવર ઉપયોગની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે;

(3) મોટા સંતુલન પ્રવાહ: સામાન્ય રીતે, સંતુલન પ્રવાહ 1 અને 10A ની વચ્ચે હોય છે, અને સંતુલન ઝડપી હોય છે;

સક્રિય સમાનતા માટે અનુરૂપ સર્કિટ અને ઉર્જા સંગ્રહ ઉપકરણોના રૂપરેખાંકનની જરૂર છે, જે મોટા વોલ્યુમ અને વધેલી કિંમત તરફ દોરી જાય છે.આ બે શરતો એકસાથે નક્કી કરે છે કે સક્રિય સમાનીકરણને પ્રોત્સાહન આપવું અને લાગુ કરવું સરળ નથી.

વધુમાં, સક્રિય સમાનતા ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ પ્રક્રિયા ગર્ભિત રીતે બેટરીના ચક્ર જીવનને વધારે છે.સંતુલન હાંસલ કરવા માટે ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગની જરૂર હોય તેવા કોષો માટે, વધારાના વર્કલોડને કારણે તેઓ સામાન્ય કોષોની વૃદ્ધાવસ્થાને વટાવી શકે છે, પરિણામે અન્ય કોષો સાથે વધુ કાર્યક્ષમતા ગેપ થાય છે.

કેટલાક નિષ્ણાતો માને છે કે ઉપરોક્ત બે અભિવ્યક્તિઓ વિસર્જન સંતુલન અને બિન-વિઘટનશીલ સંતુલનને અનુરૂપ હોવા જોઈએ.શું તે સક્રિય છે કે નિષ્ક્રિય તે ઘટના પર આધાર રાખે છે જે સંતુલન પ્રક્રિયાને ટ્રિગર કરે છે.જો સિસ્ટમ એવી સ્થિતિમાં પહોંચે કે જ્યાં તેને નિષ્ક્રિય હોવું જોઈએ, તો તે નિષ્ક્રિય છે.જો તે મનુષ્યો દ્વારા સેટ કરવામાં આવે છે, જ્યારે સંતુલન હોવું જરૂરી ન હોય ત્યારે સંતુલન કાર્યક્રમ સેટ કરવો તેને સક્રિય સંતુલન કહેવામાં આવે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે ડિસ્ચાર્જ અંતમાં હોય છે, ત્યારે સૌથી નીચો વોલ્ટેજ કોષ ડિસ્ચાર્જ કટ-ઓફ વોલ્ટેજ સુધી પહોંચે છે, જ્યારે અન્ય કોષોમાં હજુ પણ પાવર હોય છે.આ સમયે, શક્ય તેટલી વીજળી ડિસ્ચાર્જ કરવા માટે, સિસ્ટમ ઉચ્ચ-ઊર્જા કોશિકાઓની વીજળીને ઓછી-ઊર્જાવાળા કોષોમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે, જ્યાં સુધી તમામ પાવર ડિસ્ચાર્જ ન થાય ત્યાં સુધી ડિસ્ચાર્જ પ્રક્રિયા ચાલુ રાખવાની મંજૂરી આપે છે.આ એક નિષ્ક્રિય સમાનીકરણ પ્રક્રિયા છે.જો સિસ્ટમ આગાહી કરે છે કે ડિસ્ચાર્જના અંતે અસંતુલન થશે જ્યારે હજુ પણ 40% પાવર બાકી છે, તો તે સક્રિય સમાનીકરણ પ્રક્રિયા શરૂ કરશે.

સક્રિય સમાનીકરણને કેન્દ્રિય અને વિકેન્દ્રિત પદ્ધતિઓમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.કેન્દ્રિય સમાનતા પદ્ધતિ સમગ્ર બેટરી પેકમાંથી ઉર્જા મેળવે છે, અને પછી ઓછી ઉર્જા ધરાવતી બેટરીમાં ઉર્જા પૂરક કરવા માટે ઉર્જા રૂપાંતર ઉપકરણનો ઉપયોગ કરે છે.વિકેન્દ્રિત સમાનીકરણમાં નજીકની બેટરીઓ વચ્ચે ઊર્જા સંગ્રહની લિંકનો સમાવેશ થાય છે, જે ઇન્ડક્ટર અથવા કેપેસિટર હોઈ શકે છે, જે સંલગ્ન બેટરીઓ વચ્ચે ઊર્જાને વહેવા દે છે.

વર્તમાન સંતુલન નિયંત્રણ વ્યૂહરચનામાં, એવા લોકો છે કે જેઓ સેલ વોલ્ટેજને નિયંત્રણ લક્ષ્ય પરિમાણ તરીકે લે છે, અને એવા લોકો પણ છે કે જેઓ સંતુલન નિયંત્રણ લક્ષ્ય પરિમાણ તરીકે SOC નો ઉપયોગ કરવાની દરખાસ્ત કરે છે.ઉદાહરણ તરીકે સેલ વોલ્ટેજ લેવું.

પ્રથમ, સમાનતા શરૂ કરવા અને સમાપ્ત કરવા માટે થ્રેશોલ્ડ મૂલ્યોની જોડી સેટ કરો: ઉદાહરણ તરીકે, બેટરીના સમૂહમાં, જ્યારે એક કોષના આત્યંતિક વોલ્ટેજ અને સેટના સરેરાશ વોલ્ટેજ વચ્ચેનો તફાવત 50mV સુધી પહોંચે છે, ત્યારે સમાનીકરણ શરૂ કરવામાં આવે છે, અને જ્યારે તે 5mV સુધી પહોંચે છે, સમાનતા સમાપ્ત થાય છે.

BMS નિશ્ચિત સંપાદન ચક્ર અનુસાર દરેક કોષનું વોલ્ટેજ એકત્રિત કરે છે, સરેરાશ મૂલ્યની ગણતરી કરે છે અને પછી દરેક સેલ વોલ્ટેજ અને સરેરાશ મૂલ્ય વચ્ચેના તફાવતની ગણતરી કરે છે;

જો મહત્તમ તફાવત 50mV સુધી પહોંચે, તો BMS ને સમાનીકરણ પ્રક્રિયા શરૂ કરવાની જરૂર છે;

સમાનીકરણ પ્રક્રિયા દરમિયાન પગલું 2 ચાલુ રાખો જ્યાં સુધી તફાવતની કિંમતો 5mV કરતા ઓછી ન થાય, અને પછી સમાનતા સમાપ્ત કરો.

એ નોંધવું જોઈએ કે તમામ BMS ને આ પગલાની જરૂર હોતી નથી, અને સંતુલન પદ્ધતિના આધારે અનુગામી વ્યૂહરચનાઓ બદલાઈ શકે છે.

બેલેન્સ ટેકનોલોજી પણ બેટરીના પ્રકાર સાથે સંબંધિત છે.સામાન્ય રીતે એવું માનવામાં આવે છે કે LFP સક્રિય સંતુલન માટે વધુ યોગ્ય છે, જ્યારે ટર્નરી બેટરીઓ નિષ્ક્રિય સંતુલન માટે યોગ્ય છે.

BMS માં તીવ્ર સ્પર્ધાનો તબક્કો મોટે ભાગે ખર્ચ અને વિશ્વસનીયતા દ્વારા આધારભૂત છે.હાલમાં, સક્રિય સંતુલનની પ્રાયોગિક ચકાસણી હજુ સુધી પ્રાપ્ત થઈ નથી.કાર્યાત્મક સલામતીનું સ્તર ASIL-C અને ASIL-D તરફ આગળ વધવાની અપેક્ષા છે, પરંતુ તેની કિંમત ઘણી વધારે છે.તેથી, વર્તમાન મોટી કંપનીઓ સક્રિય સંતુલન સંશોધન વિશે સાવચેત છે.કેટલાક મોટા કારખાનાઓ સંતુલન મોડ્યુલને રદ કરવા પણ માંગે છે અને બળતણ વાહનોના જાળવણીની જેમ જ તમામ સંતુલન બાહ્ય રીતે કરવામાં આવે છે.જ્યારે પણ વાહન ચોક્કસ અંતરની મુસાફરી કરશે, ત્યારે તે બાહ્ય સંતુલન માટે 4S સ્ટોર પર જશે.આનાથી સમગ્ર વાહન BMSની કિંમતમાં ઘટાડો થશે અને અનુરૂપ 4S સ્ટોરને પણ ફાયદો થશે.તે તમામ પક્ષો માટે જીત-જીતની સ્થિતિ છે.તેથી, વ્યક્તિગત રીતે, હું સમજું છું કે આ એક વલણ બની શકે છે!

3.3 પ્રોટેક્શન - ફોલ્ટ નિદાન અને એલાર્મ

BMS મોનિટરિંગ વિદ્યુત સિસ્ટમના હાર્ડવેર સાથે મેળ ખાય છે, અને તે બેટરીની વિવિધ કામગીરીની સ્થિતિઓ અનુસાર વિવિધ નિષ્ફળતા સ્તરો (નાની નિષ્ફળતા, ગંભીર નિષ્ફળતા, જીવલેણ નિષ્ફળતા) માં વહેંચાયેલું છે.વિવિધ નિષ્ફળતાના સ્તરોમાં વિવિધ હેન્ડલિંગ પગલાં લેવામાં આવે છે: ચેતવણી, પાવર મર્યાદા અથવા ડાયરેક્ટ હાઇ-વોલ્ટેજ કટ-ઓફ.નિષ્ફળતાઓમાં ડેટા સંપાદન અને તર્કસંગતતા નિષ્ફળતાઓ, વિદ્યુત નિષ્ફળતાઓ (સેન્સર અને એક્ટ્યુએટર), સંચાર નિષ્ફળતાઓ અને બેટરી સ્થિતિ નિષ્ફળતાઓનો સમાવેશ થાય છે.

એક સામાન્ય ઉદાહરણ એ છે કે જ્યારે બેટરી વધુ ગરમ થાય છે, ત્યારે BMS એ નક્કી કરે છે કે એકત્રિત બેટરીના તાપમાનના આધારે બેટરી વધુ ગરમ થઈ રહી છે, પછી ડિસ્કનેક્ટ થવા માટે આ બેટરીના સર્કિટને નિયંત્રિત કરે છે, ઓવરહિટીંગ પ્રોટેક્શન કરે છે અને EMS જેવી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ્સને ચેતવણી મોકલે છે.

3.4 સંચાર

BMS ની સામાન્ય કામગીરીને તેના સંચાર કાર્યથી અલગ કરી શકાતી નથી.ભલે તે બૅટરી વ્યવસ્થાપન દરમિયાન બૅટરીને નિયંત્રિત કરતી હોય, બૅટરીની સ્થિતિને બહારની દુનિયામાં ટ્રાન્સમિટ કરતી હોય, અથવા નિયંત્રણ સૂચનાઓ પ્રાપ્ત કરતી હોય, સ્થિર સંચાર જરૂરી છે.

પાવર બેટરી સિસ્ટમમાં, BMSનો એક છેડો બેટરી સાથે જોડાયેલ છે, અને બીજો છેડો સમગ્ર વાહનની કંટ્રોલ અને ઇલેક્ટ્રોનિક સિસ્ટમ્સ સાથે જોડાયેલ છે.એકંદર પર્યાવરણ CAN પ્રોટોકોલનો ઉપયોગ કરે છે, પરંતુ બેટરી પેકના આંતરિક ઘટકો વચ્ચે આંતરિક CAN નો ઉપયોગ કરવા અને બેટરી પેક અને સમગ્ર વાહન વચ્ચે વાહન CAN નો ઉપયોગ કરવા વચ્ચે તફાવત છે.

તેનાથી વિપરીત, એનર્જી સ્ટોરેજ BMS અને આંતરિક સંચાર મૂળભૂત રીતે CAN પ્રોટોકોલનો ઉપયોગ કરે છે, પરંતુ તેનો બાહ્ય સંચાર (બાહ્ય મુખ્યત્વે એનર્જી સ્ટોરેજ પાવર સ્ટેશન ડિસ્પેચિંગ સિસ્ટમ PCS નો સંદર્ભ આપે છે) વારંવાર ઈન્ટરનેટ પ્રોટોકોલ ફોર્મેટ TCP/IP પ્રોટોકોલ અને મોડબસ પ્રોટોકોલનો ઉપયોગ કરે છે.

4) એનર્જી સ્ટોરેજ BMS

એનર્જી સ્ટોરેજ BMS ઉત્પાદકો સામાન્ય રીતે પાવર બેટરી BMS માંથી વિકસિત થયા છે, તેથી ઘણી ડિઝાઇન અને શરતો ઐતિહાસિક મૂળ ધરાવે છે

ઉદાહરણ તરીકે, પાવર બેટરીને સામાન્ય રીતે BMU (બેટરી મોનિટર યુનિટ) અને BCU (બેટરી કંટ્રોલ યુનિટ)માં વિભાજિત કરવામાં આવે છે, જેમાં અગાઉનો ડેટા એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને બાદમાં તેને નિયંત્રિત કરે છે.

કારણ કે બેટરી સેલ એ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રક્રિયા છે, બહુવિધ બેટરી કોષો એક બેટરી બનાવે છે.દરેક બેટરી સેલની વિશેષતાઓને લીધે, ઉત્પાદન પ્રક્રિયા કેટલી ચોક્કસ હોય, સમય જતાં અને પર્યાવરણના આધારે દરેક બેટરી સેલમાં ભૂલો અને અસંગતતાઓ હશે.તેથી, બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ એ મર્યાદિત પરિમાણો દ્વારા બેટરીની વર્તમાન સ્થિતિનું મૂલ્યાંકન કરવાનું છે, જે પરંપરાગત ચાઇનીઝ ચિકિત્સક ડૉક્ટર જેવુ છે કે જે પશ્ચિમી દવાને ભૌતિક અને રાસાયણિક વિશ્લેષણની જરૂર હોય તેના બદલે લક્ષણોનું નિરીક્ષણ કરીને દર્દીનું નિદાન કરે છે.માનવ શરીરનું ભૌતિક અને રાસાયણિક વિશ્લેષણ બેટરીની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ લાક્ષણિકતાઓ જેવું જ છે, જે મોટા પાયે પ્રાયોગિક સાધનો દ્વારા માપી શકાય છે.જો કે, એમ્બેડેડ સિસ્ટમ્સ માટે ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રીના કેટલાક સૂચકાંકોનું મૂલ્યાંકન કરવું મુશ્કેલ છે.તેથી, BMS એ જૂની ચાઈનીઝ દવાના ડૉક્ટરની જેમ છે.

4.1 ઊર્જા સંગ્રહ BMS નું થ્રી-લેયર આર્કિટેક્ચર

ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીમાં મોટી સંખ્યામાં બેટરી કોષોને કારણે, ખર્ચ બચાવવા માટે, BMS સામાન્ય રીતે બે અથવા ત્રણ સ્તરો સાથે સ્તરોમાં લાગુ કરવામાં આવે છે.હાલમાં, મુખ્ય પ્રવાહ ત્રણ સ્તરો છે: માસ્ટર કંટ્રોલ/માસ્ટર કંટ્રોલ/સ્લેવ કંટ્રોલ.

4.2 ઊર્જા સંગ્રહ BMS નું વિગતવાર વર્ણન

5) વર્તમાન પરિસ્થિતિ અને ભાવિ વલણ

ત્યાં ઘણા પ્રકારના ઉત્પાદકો છે જે BMS ઉત્પન્ન કરે છે:

પ્રથમ શ્રેણી પાવર બેટરી BMS - કાર ફેક્ટરીઓમાં સૌથી વધુ પ્રભાવશાળી શક્તિ ધરાવતો અંતિમ વપરાશકર્તા છે.હકીકતમાં, વિદેશમાં સૌથી મજબૂત BMS ઉત્પાદન શક્તિ પણ કાર ફેક્ટરીઓ છે, જેમ કે જનરલ મોટર્સ, ટેસ્લા, વગેરે. ઘરઆંગણે, BYD, Huating Power, વગેરે છે.

બીજી શ્રેણી બેટરી ફેક્ટરીઓ છે, જેમાં સેલ ઉત્પાદકો અને પેક ઉત્પાદકો, જેમ કે સેમસંગ, નિંગડે ટાઈમ્સ, ઝિન્વાંગડા, દેસે બેટરી, ટોપબેન્ડ કંપની લિમિટેડ, બેઇજિંગ પુરરાડ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે;

ત્રીજા પ્રકારના BMS ઉત્પાદકો પાવર ઈલેક્ટ્રોનિક્સ ટેક્નોલોજીમાં ઘણા વર્ષોનો અનુભવ ધરાવતા હોય છે, અને તેમની પાસે યુનિવર્સિટી અથવા સંબંધિત એન્ટરપ્રાઈઝ બેકગ્રાઉન્ડ ધરાવતી R&D ટીમ હોય છે, જેમ કે Eternal Electronics, Hangzhou Gaote Electronics, Xie Neng Technology, and Kegong Electronics.

પાવર બેટરીના બીએમએસથી વિપરીત, જે મુખ્યત્વે ટર્મિનલ વાહન ઉત્પાદકો દ્વારા પ્રભુત્વ ધરાવે છે, એવું લાગે છે કે એનર્જી સ્ટોરેજ બેટરીના અંતિમ વપરાશકારોને બીએમએસના સંશોધન અને વિકાસ અને ઉત્પાદનમાં ભાગ લેવાની કોઈ જરૂર અથવા ચોક્કસ ક્રિયાઓ નથી.તે પણ અસંભવિત છે કે તેઓ મોટા પાયે બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ્સ વિકસાવવા માટે ઘણા પૈસા અને ઊર્જા ખર્ચ કરશે.તેથી, એવું માની શકાય છે કે ઊર્જા સંગ્રહ બેટરી BMS ઉદ્યોગમાં ચોક્કસ ફાયદાઓ સાથે મહત્વપૂર્ણ ખેલાડીનો અભાવ છે, જે બેટરી ઉત્પાદકો અને વિક્રેતાઓ માટે ઊર્જા સંગ્રહ BMS પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવા માટે વિકાસ અને કલ્પના માટે વિશાળ જગ્યા છોડી દે છે.જો ઉર્જા સંગ્રહ બજાર સ્થાપિત થાય છે, તો તે બેટરી ઉત્પાદકો અને વ્યાવસાયિક BMS ઉત્પાદકોને વિકાસ માટે ઘણી જગ્યા અને ઓછી સ્પર્ધાત્મક પ્રતિકાર આપશે.

હાલમાં, ઉર્જા સંગ્રહ BMS ના વિકાસ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરતા પ્રમાણમાં ઓછા વ્યાવસાયિક BMS ઉત્પાદકો છે, જેનું મુખ્ય કારણ એ છે કે ઉર્જા સંગ્રહ બજાર હજુ પણ પ્રારંભિક અવસ્થામાં છે અને બજારમાં ઊર્જા સંગ્રહના ભાવિ વિકાસ અંગે હજુ પણ ઘણી શંકાઓ છે.તેથી, મોટાભાગના ઉત્પાદકોએ એનર્જી સ્ટોરેજ સંબંધિત BMS વિકસાવી નથી.વાસ્તવિક વ્યવસાયિક વાતાવરણમાં, એવા ઉત્પાદકો પણ છે જેઓ ઊર્જા સંગ્રહ બેટરી માટે BMS તરીકે ઉપયોગ કરવા માટે ઇલેક્ટ્રિક વાહન બેટરી BMS ખરીદે છે.એવું માનવામાં આવે છે કે ભવિષ્યમાં, વ્યાવસાયિક ઇલેક્ટ્રિક વાહન BMS ઉત્પાદકો પણ મોટા પાયે ઊર્જા સંગ્રહ પ્રોજેક્ટ્સમાં ઉપયોગમાં લેવાતા BMS સપ્લાયર્સનો એક મહત્વપૂર્ણ ભાગ બનવાની સંભાવના છે.

આ તબક્કે, વિવિધ એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ સપ્લાયર્સ દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવેલ BMS માટે સમાન ધોરણોનો અભાવ છે.વિવિધ ઉત્પાદકો પાસે BMS માટે જુદી જુદી ડિઝાઇન અને વ્યાખ્યાઓ હોય છે, અને તેઓ જે વિવિધ બેટરી સાથે સુસંગત છે તેના આધારે, SOX અલ્ગોરિધમ, સમાનીકરણ તકનીક અને અપલોડ કરાયેલ સંચાર ડેટા સામગ્રી પણ બદલાઈ શકે છે.BMS ની વ્યવહારિક એપ્લિકેશનમાં, આવા તફાવતો એપ્લિકેશન ખર્ચમાં વધારો કરશે અને ઔદ્યોગિક વિકાસ માટે હાનિકારક બનશે.તેથી, BMS નું માનકીકરણ અને મોડ્યુલરાઇઝેશન પણ ભવિષ્યમાં એક મહત્વપૂર્ણ વિકાસની દિશા બની રહેશે.