Batterie Management System BMS Wëssen a Funktioun, Eng Aféierung

De ganzen Numm vum BMS ass Battery Management System.Et ass en Apparat deen den Zoustand vun Energiespeicherbatterien iwwerwaacht.Et gëtt haaptsächlech fir intelligent Gestioun an Ënnerhalt vun eenzelne Batteriezellen benotzt, d'Iwwerladung an d'Iwwerléisung vun de Batterien ze vermeiden, d'Batteriedauer ze verlängeren an d'Batteriestatus ze iwwerwaachen.Allgemeng ass BMS als Circuitboard oder Hardwarebox vertruede.

 

De BMS ass ee vun de Kär-Subsystemer vum Batterie-Energielagerungssystem, verantwortlech fir den Operatiounsstatus vun all Batterie an der Batterie-Energie-Späichereenheet ze iwwerwaachen an déi sécher an zouverlässeg Operatioun vun der Energielagerung ze garantéieren.D'BMS kann d'Statusparameter vun der Energiespeicherbatterie an Echtzäit iwwerwaachen a sammelen (inklusiv awer net limitéiert op eenzel Zellspannung, Batteriepoltemperatur, Batterieschleifstroum, Batteriepackterminalspannung, Batteriesystemisolatiounsresistenz, etc.), an Leeschtung néideg Analyse a Berechnung op relevant Status Parameteren méi System Status Evaluatioun Parameteren ze kréien.Et kann och efficace Kontroll vun der Energie Stockage Batterie selwer no spezifesch Schutz Kontroll Strategien erreechen fir déi sécher an zouverlässeg Operatioun vun der ganzer Batterie Energie Stockage Eenheet ze garantéieren.Zur selwechter Zäit kann de BMS mat aneren externen Apparater interagéieren (PCS, EMS, Feierschutzsystem, etc.) duerch seng eege Kommunikatiounsinterface an Analog / Digital Input Interface fir eng Verknüpfungskontroll vu verschiddenen Ënnersystemer an der ganzer Energiespeicherkraaft ze bilden Gare, déi sécher, zouverlässeg an effizient netverbonne Operatioun vun der Kraaftstatioun garantéiert.

2) Architektur

Aus der Perspektiv vun der Topologiearchitektur ass BMS an zwou Kategorien opgedeelt: zentraliséiert a verdeelt no verschiddene Projetsufuerderunge.

 

Zentraliséiert BMS

Einfach gesot, zentraliséiert BMS benotzt eng eenzeg BMS Hardware fir all Zellen ze sammelen, wat gëeegent ass fir Szenarie mat wéineg Zellen.

Zentraliséiert BMS huet d'Virdeeler vu niddrege Käschten, kompakter Struktur, an héijer Zouverlässegkeet, a gëtt allgemeng an Szenarie mat gerénger Kapazitéit, nidderegen Gesamtdrock a klenge Batteriesystemvolumen benotzt, sou wéi Kraaft Tools, Roboteren (Handhabungsroboter, Hëllefsroboter), IOT Smart Haiser (Sweep Roboteren, elektresch Staubsauger), elektresch Forklifter, elektresch Low-Speed ​​Gefierer (Elektresch Vëloen, elektresch Motorrieder, elektresch Sightseeing Autoen, elektresch Patrouillen Autoen, elektresch Golf Weenchen, etc.), a Liicht Hybrid Gefierer.

Déi zentraliséiert BMS Hardware kann an Héichspannungs- a Low-Voltberäicher opgedeelt ginn.D'Héichspannungsberäich ass verantwortlech fir eenzel Zellspannung, System Gesamtspannung ze sammelen an Isolatiounsresistenz ze iwwerwaachen.D'Niddregspannungsgebitt enthält Stroumversuergungskreesser, CPU Kreesleef, CAN Kommunikatiounskreesser, Kontrollkreesser, a sou weider.

Wéi de Power Batterie System vu Passagéier Gefierer weider Richtung héich Kapazitéit, héijen Gesamtdrock a grousse Volumen entwéckelt, ginn verdeelt BMS Architekturen haaptsächlech a Plug-in Hybrid a pure elektresche Gefier Modeller benotzt.

Verdeelt BMS

Am Moment ginn et verschidde Begrëffer fir verdeelt BMS an der Industrie, a verschidde Firmen hunn verschidden Nimm.D'Kraaft Batterie BMS huet meeschtens eng Master-Sklave Zwee-Tier Architektur:

 

D'Energielagerung BMS ass normalerweis eng dräistäckeg Architektur wéinst der grousser Gréisst vum Batteriepack, mat enger Masterkontrollschicht iwwer de Sklave- an Haaptkontrollschichten.

Just wéi d'Batterien Batteriecluster bilden, déi am Tour Stack bilden, follegt déi dräistäckeg BMS och déiselwecht Upward Regel:

Vun der Kontroll: Batterie Management Eenheet (BMU), déi Informatiounen aus eenzelne Akkuen sammelt.

Iwwerwaacht d'Spannung an d'Temperatur vun der Batteriezell

Batterie Ausgläich am Pak

Informatiounen eropluede

thermesch Gestioun

Abnormal Alarm

Meeschtesch Kontroll: Batterie Stärekoup Gestioun Eenheet: BCU (Batterie Cluster Eenheet, och bekannt als héich Volt Gestioun Eenheet HVU, BCMU, etc.), responsabel fir BMU Informatiounen sammelen an Batterie Stärekoup Informatiounen sammelen.

Batteriecluster Stroumacquisitioun, Gesamtspannungsacquisitioun, Leckagedetektioun

Power-Off Schutz wann de Batteriestatus anormal ass

Ënnert der Gestioun vu BMS kënnen d'Kapazitéitkalibratioun an d'SOC-Kalibrierung separat als Basis fir spéider Laden- an Entladungsmanagement ofgeschloss ginn

D'Batterie Array Management Eenheet (BAU) ass verantwortlech fir zentraliséiert Gestioun vun de Batterien am ganzen Energiespeicher Batterie Stack.Et verbënnt mat verschiddene Batteriecluster Management Eenheeten an Austausch Informatioun mat aneren Apparater fir Feedback iwwer de Betribsstatus vun der Batterie Array ze ginn.

Laden an Entladungsmanagement vun der Batterie Array

BMS System Self-Checking a Feeler Diagnos Alarm

Batterie Pak Feeler Diagnos Alarm

Sécherheetsschutz fir verschidde Anomalie a Feeler an der Batterie Array

Kommunizéieren mat aneren Apparater wéi PCS an EMS

Datelagerung, Iwwerdroung a Veraarbechtung

Batterie Gestioun Layer: responsabel fir verschidden Informatiounen sammelen (Spannung, Temperatur) vun eenzelne Akkuen, Berechent an Analyse SOC an SOH vun Akkuen, erreechen aktiv equalization vun eenzelne Akkuen, an Eroplueden anormal Informatiounen vun eenzelne Akkuen un der Batterie Pak Eenheet Layer BCMU.Duerch CAN extern Kommunikatioun ass et duerch eng Daisy Kette verbonnen.

Batteriemanagementschicht: verantwortlech fir verschidde Informatioune vun eenzelne Batterien ze sammelen, déi vum BMU eropgeluede ginn, verschidde Informatioun iwwer de Batteriepack ze sammelen (Packspannung, Packtemperatur), Batteriepack Laden an Entladungsstroum, Berechnung an Analyse vum SOC an SOH vum Batteriepack , an Eroplueden all Informatiounen un der Batterie Stärekoup Eenheet Layer BAMS.Duerch CAN extern Kommunikatioun ass et duerch eng Daisy Kette verbonnen.

Batterie Stärekoup Gestioun Layer: responsabel fir eng Sammelt verschidde Batterie Informatiounen vun BCMU eropgelueden an Eroplueden all Informatiounen un der Energie Stockage Iwwerwachung EMS System duerch RJ45 Interface;kommunizéiere mat PCS fir relevant anormal Informatioun vun der Batterie op PCS ze schécken (CAN oder RS485 Interface), an equipéiert mat Hardware dréchen Noden fir mat PCS ze kommunizéieren.Zousätzlech, mécht et Batterie System BSE (Batterie Staat Estimatioun) Evaluatioun, elektresch System Status Detektioun, contactor Gestioun, thermesch Gestioun, Operatioun Gestioun, Opluedstatiounen Gestioun, Diagnostice Gestioun, a mécht intern an extern Kommunikatioun Reseau Gestioun.Kommunizéiert mat Ënneruerter iwwer CAN.

3) Wat mécht BMS?

D'Funktioune vu BMS si vill, awer de Kär a wat mir am meeschte besuergt sinn sinn dräi Aspekter:

Een ass Sensing (Staatsmanagement), wat d'Basisfunktioun vu BMS ass.Et moosst Spannung, Resistenz, Temperatur, a senséiert schlussendlech den Zoustand vun der Batterie.Mir wëllen wësse wat den Zoustand vun der Batterie ass, wéi vill Energie a Kapazitéit et huet, wéi gesond et ass, wéi vill Kraaft se produzéiert a wéi sécher et ass.Dëst ass Sensatioun.

Déi zweet ass Gestioun (Balance Management).E puer Leit soen datt BMS d'Nanny vun der Batterie ass.Da soll dës Nanny et managen.Wat ze managen?Et ass fir d'Batterie sou gutt wéi méiglech ze maachen.Déi meescht Basis ass Balancemanagement an thermesch Gestioun.

Déi drëtt ass de Schutz (Sécherheetsmanagement).D'Nanny huet och eng Aarbecht ze maachen.Wann d'Batterie e puer Status huet, muss se geschützt ginn an en Alarm muss opgeriicht ginn.

Natierlech gëtt et och eng Kommunikatiounsmanagement Komponent déi Daten bannent oder ausserhalb vum System iwwer bestëmmte Protokoller transferéiert.

BMS huet vill aner Funktiounen, wéi Operatioun Kontroll, Isolatioun Iwwerwachung, thermesch Gestioun, etc., déi hei net diskutéiert ginn.

 

3.1 Perceptioun - Mooss an Estimatioun

D'Basisfunktioun vu BMS ass d'Batterieparameter ze moossen an ze schätzen, inklusiv Basisparameter wéi Spannung, Stroum, Temperatur, a Staat, souwéi Berechnunge vun Batteriezoustandsdaten wéi SOC a SOH.D'Feld vun Power Batterien ëmfaasst och Berechnungen vun SOP (Staat vun Muecht) an SOE (Staat vun Energie), déi hei net diskutéiert ginn.Mir konzentréieren eis op déi éischt zwee méi wäit benotzt Daten.

Zell Miessung

1) Basis Informatiounsmessung: Déi meescht Basisfunktioun vum Batteriemanagementsystem ass d'Spannung, Stroum an Temperatur vun den eenzelne Batteriezellen ze moossen, wat d'Basis ass fir all Top-Niveau Berechnungen a Kontrolllogik am Batteriemanagementsystem.

2) Isolatioun Resistenz Testen: Isolatioun Testen ass néideg fir de ganze Batterie System an héich-Volt System am Batterie Gestioun System.

3) Héichspannungsverschlusserkennung (HVIL): benotzt fir d'Integritéit vum ganzen Héichspannungssystem ze bestätegen an d'Sécherheetsmoossnamen unzefänken wann d'Integritéit vun der Héichspannungssystemschleife kompromittéiert ass.

SOC Berechnung

SOC bezitt sech op de State of Charge, dat ass déi verbleiwen Kapazitéit vun der Batterie.Einfach gesot, et ass wéi vill Kraaft an der Batterie bleift.

SOC ass dee wichtegste Parameter am BMS, well alles anescht baséiert op et.Dofir ass seng Genauegkeet a Robustheet (och bekannt als Feelerkorrekturfäegkeet) extrem wichteg.Ouni korrekt SOC kann kee Betrag vu Schutzfunktioun BMS richteg maachen, well d'Batterie dacks an engem geschützte Staat ass, wat et onméiglech mécht d'Liewensdauer vun der Batterie ze verlängeren.

Am Moment enthalen d'Mainstream SOC Schätzungsmethoden Open-Circuit Spannungsmethod, aktuell Integratiounsmethod, Kalman Filtermethod, an neural Netzwierkmethod.Déi éischt zwou Methoden ginn allgemeng benotzt.Déi lescht zwou Methoden enthalen fortgeschratt Wëssen wéi Integratiounsmodeller a kënschtlech Intelligenz, déi hei net detailléiert sinn.

A prakteschen Uwendungen gi verschidde Algorithmen dacks a Kombinatioun benotzt, mat verschiddenen Algorithmen, déi ofhängeg vum Laden- an Entladungsstatus vun der Batterie ugeholl ginn.

Open Circuit Volt Method

De Prinzip vun der Open-Circuit Spannungsmethod ass d'relativ fixe funktionell Relatioun tëscht Open-Circuit Spannung an SOC ënner der Bedingung vu laangfristeg statesch Placement vun der Batterie ze benotzen, an domat SOC baséiert op Open-Circuit Volt ze schätzen.De fréier allgemeng benotzte Blei-Sauer Batterie elektresche Vëlo benotzt dës Method fir SOC ze schätzen.Open-Circuit Spannungsmethod ass einfach a praktesch, awer et ginn och vill Nodeeler:

1. D'Batterie muss fir eng laang Zäit stoe bleiwen, soss gëtt d'Open Circuit Spannung schwéier an enger kuerzer Zäit ze stabiliséieren;

2. Et gëtt e Spannungsplateau a Batterien, besonnesch Lithium Eisenphosphatbatterien, wou d'Terminalspannung an d'SOC-Kurve ongeféier linear sinn am SOC30% -80% Beräich;

3. D'Batterie ass bei verschiddenen Temperaturen oder verschiddene Liewensstadien, an obwuel d'Open Circuit Spannung d'selwecht ass, kann den aktuellen SOC Ënnerscheed grouss sinn;

Wéi an der Figur hei ënnendrënner, wa mir dësen elektresche Vëlo benotzen, wann den aktuellen SOC als 100% ugewise gëtt, fällt d'Spannung beim Beschleunegen, an d'Kraaft kann als 80% ugewise ginn.Wa mir ophalen ze beschleunegen, klëmmt d'Spannung, an d'Kraaft spréngt zréck op 100%.Also de Kraaftdisplay vun eisem elektresche Scooter ass net korrekt.Wa mir ophalen, huet et Kraaft, awer wa mir starten, leeft et aus.Dëst kann net e Problem mat der Batterie sinn, awer vläicht wéinst dem SoC Algorithmus vun der BMS ze einfach ass.

An-Shi integral Method

D'Anshicontinuous Integratiounsmethod berechent direkt de SOC Wäert an Echtzäit duerch d'Definitioun vu SOC.

Gitt den initialen SOC-Wäert, soulaang wéi de Batteriestroum gemooss ka ginn (wou den Entladungsstroum positiv ass), kann d'Verännerung vun der Batteriekapazitéit präzis duerch aktuell Integratioun berechent ginn, wat zu de verbleiwen SOC resultéiert.

Dës Method huet relativ zouverlässeg Schätzungsresultater a kuerzer Zäit, awer duerch Messfehler vum aktuellen Sensor a graduelle Verschlechterung vun der Batteriekapazitéit wäert eng laangfristeg aktuell Integratioun gewësse Ofwäichungen aféieren.Dofir, ass et allgemeng benotzt a Verbindung mat Open-Circuit Volt Method den initialen Wäert fir SOC Estimatioun mat niddereg Richtegkeet Ufuerderunge ze schätzen, a kann och a Verbindung mat Kalman Filter Method fir kuerzfristeg SOC Cepheid benotzt ginn.

SOC (State Of Charge) gehéiert zum Kärkontrollalgorithmus vu BMS, representéiert den aktuellen verbleiwenen Kapazitéitsstatus.Et gëtt haaptsächlech duerch d'Ampere-Stonn Integratiounsmethod an den EKF (Extended Kalman Filter) Algorithmus erreecht, kombinéiert mat Korrekturstrategien (wéi Open-Circuit Spannungskorrektioun, Vollladungskorrektioun, Ladeendkorrektur, Kapazitéitskorrektioun ënner verschiddenen Temperaturen a SOH, etc.).D'Ampere-Stonn Integratiounsmethod ass relativ zouverlässeg ënner der Bedingung vun der aktueller Acquisitiounsgenauegkeet ze garantéieren, awer et ass net robust.Wéinst der Akkumulation vu Feeler muss et mat Korrekturstrategien kombinéiert ginn.D'EKF Method ass robust awer den Algorithmus ass relativ komplex a schwéier ze implementéieren.Domestic Mainstream Hiersteller kënnen eng Genauegkeet vu manner wéi 6% bei Raumtemperatur erreechen, awer bei héijen an niddregen Temperaturen an d'Batterie-Dämpfung ze schätzen ass schwéier.

SOC Korrektur

Wéinst aktuellen Schwankungen kann de geschätzte SOC ongenau sinn, a verschidde Korrekturstrategien mussen an de Schätzungsprozess agebaut ginn.

 

SOH Berechnung

SOH bezitt sech op den Zoustand vun der Gesondheet, wat den aktuelle Gesondheetszoustand vun der Batterie (oder de Grad vun der Batterie Degradatioun) ugeet.Et gëtt typesch als Wäert tëscht 0 an 100% duergestallt, mat Wäerter ënner 80% allgemeng ugesinn fir ze weisen datt d'Batterie net méi benotzbar ass.Et kann duerch Ännerungen an Batterie Muecht oder intern Resistenz vertruede ginn.Wann Dir Kapazitéit benotzt, gëtt d'tatsächlech Kapazitéit vun der aktueller Batterie geschat op Basis vun Daten aus dem Operatiounsprozess vun der Batterie, an de Verhältnis vun dëser zu der bewäertter Kapazitéit ass de SOH.Eng korrekt SOH wäert d'Schätzungsgenauegkeet vun anere Moduler verbesseren wann d'Batterie verschlechtert.

Et ginn zwou verschidde Definitioune vu SOH an der Industrie:

SOH Definitioun baséiert op Kapazitéit Fade

Wärend der Notzung vu Lithium-Ion-Batterien fällt d'aktive Material an der Batterie graduell erof, d'intern Resistenz erhéicht, an d'Kapazitéit zerfallt.Dofir kann SOH duerch d'Batteriekapazitéit geschat ginn.De Gesondheetszoustand vun der Batterie gëtt ausgedréckt als de Verhältnis vun der aktueller Kapazitéit an der initialer Kapazitéit, a seng SOH ass definéiert als:

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

Wou: C_fade ass déi verluer Kapazitéit vun der Batterie;C_standard ass déi nominell Kapazitéit.

Den IEEE Standard 1188-1996 stellt fest datt wann d'Kapazitéit vun der Batterie op 80% fällt, d'Batterie soll ersat ginn.Dofir betruechte mir normalerweis datt d'Batterie SOH net verfügbar ass wann et ënner 80% ass.

SOH Definitioun baséiert op Power Attenuation (Power Fade)

D'Alterung vu bal all Zorte vu Batterien féiert zu enger Erhéijung vun der interner Resistenz vun der Batterie.Wat méi héich ass d'intern Resistenz vun der Batterie, wat méi niddereg ass déi verfügbar Kraaft.Dofir kann de SOH mat Kraaftdämpfung geschat ginn.

3.2 Management - equilibréiert Technology

All Batterie huet seng eege "Perséinlechkeet"

Fir iwwer Balance ze schwätzen, musse mir mat Batterien ufänken.Och Batterien, déi an der selwechter Partie vum selwechten Hiersteller produzéiert ginn, hunn hir eege Liewenszyklen an "Perséinlechkeeten" - d'Kapazitéit vun all Batterie kann net genau d'selwecht sinn.Et ginn zwee Grënn fir dës Inkonsistenz:

Een ass d'Inkonsistenz vun der Zellproduktioun

Een ass d'Inkonsistenz vun elektrochemesche Reaktiounen.

Produktioun Inkonsistenz

Produktioun Inkonsistenz sinn einfach ze verstoen.Zum Beispill, während dem Produktiounsprozess, Diaphragma Inkonsistenz a Kathode an Anode Material Inkonsistenz kënnen zu Gesamt Batterie Kapazitéit Inkonsistenz resultéieren.Eng Standard 50AH Batterie kann 49AH oder 51AH ginn.

elektrochemesch Inkonsistenz

D'Inkonsistenz vun der Elektrochemie ass datt am Prozess vun der Batterieladung an der Entladung, och wann d'Produktioun an d'Veraarbechtung vun den zwou Zellen identesch sinn, d'thermesch Ëmfeld ni am Prozess vun der elektrochemescher Reaktioun konsequent ka sinn.Zum Beispill, wann Dir Batterie Moduler mécht, muss d'Temperatur vum Ëmgéigend Ring méi niddereg sinn wéi déi vun der Mëtt.Dëst féiert zu laangfristeg Inkonsistenz tëscht Opluedstatiounen an Ausluede Betrag, wat am Tour zu inkonsistent Batterie Zell Kapazitéit féiert;Wann d'Laden an d'Entladungsstroum vum SEI-Film op der Batteriezelle laang onkonsequent sinn, wäert d'Alterung vum SEI-Film och inkonsistent sinn.

* SEI Film: "solid electrolyte interface" (solid electrolyte interface).Wärend dem éischte Charge-Entladungsprozess vun der flësseger Lithium-Ion-Batterie reagéiert d'Elektrodematerial mam Elektrolyt op der zolidd-flësseger Phase-Interface fir eng Passivatiounsschicht ze bilden déi d'Uewerfläch vum Elektrodenmaterial deckt.SEI Film ass en elektroneschen Isolator awer en exzellenten Dirigent vu Lithiumionen, deen net nëmmen d'Elektrode schützt, awer och net d'Batteriefunktioun beaflosst.D'Alterung vum SEI Film huet e wesentlechen Impakt op d'Batteriegesondheet.

Dofir ass d'Net-Uniformitéit (oder Diskretitéit) vun de Batteriepäck eng inévitabel Manifestatioun vun der Batteriebetrib.

Firwat Gläichgewiicht ass néideg

D'Batterien sinn ënnerschiddlech, also firwat net probéieren se d'selwecht ze maachen?Well Inkonsistenz wäert d'Leeschtung vun der Batterie Pak Afloss.

De Batteriepack an der Serie folgt dem Kuerzfaasseffekt: am Batteriepacksystem an der Serie gëtt d'Kapazitéit vum ganze Batteriepacksystem vun der klengster eenzeger Eenheet bestëmmt.

Ugeholl mir hunn e Batteriepack deen aus dräi Batterien besteet:

e weess datt d'Iwwerladung an d'Iwwerlaaschtung d'Batterien eescht beschiedegen kann.Dofir, wann d'Batterie B während der Ladung voll gelueden ass oder wann d'SoC vun der Batterie B während der Entladung ganz niddereg ass, ass et néideg fir d'Laden an d'Entladung ze stoppen fir d'Batterie B ze schützen. Als Resultat kann d'Kraaft vun de Batterien A a C net voll sinn benotzt.

Dëst féiert zu:

Déi aktuell benotzbar Kapazitéit vum Batteriepack ass erofgaang: Batterie A a C, déi déi verfügbar Kapazitéit kéinte genotzt hunn, kënnen dat elo net maachen, fir Batterie B opzehuelen. Et ass wéi zwee Leit op dräi Been zesummen, mat méi grouss Persoun net fäeg grouss Schrëtt ze huelen.

Reduzéiert Batterie Liewen: Eng méi kleng Schrëttlängt erfuerdert méi Schrëtt a mécht d'Been méi midd.Mat enger reduzéierter Kapazitéit erhéicht d'Zuel vun de Lade- an Entladungszyklen, wat zu enger méi grousser Batterie Degradatioun resultéiert.Zum Beispill kann eng eenzeg Zell 4000 Zyklen bei 100% DoD erreechen, awer am aktuellen Gebrauch kann et net 100% erreechen an d'Zuel vun den Zyklen wäert sécher net 4000 erreechen.

*DoD, Déift vun der Entladung, representéiert de Prozentsaz vun der Batterie Entladungskapazitéit op d'bewäertte Kapazitéit vun der Batterie.

D'Inkonsistenz vu Batterien féiert zu enger Ofsenkung vun der Leeschtung vum Batteriepack.Wann d'Gréisst vum Batteriemodul grouss ass, gi verschidde Saiten vu Batterien a Serie ugeschloss, an e groussen eenzege Spannungsdifferenz wäert d'Kapazitéit vun der ganzer Këscht erofgoen.Wat méi Batterien a Serie verbonne sinn, wat méi Kapazitéit si verléieren.Wéi och ëmmer, an eisen Uwendungen, besonnesch an Energiespeichersystem Uwendungen, ginn et zwee wichteg Ufuerderungen:

Déi éischt ass eng laang Liewensdauer Batterie, déi d'Operatioun an d'Ënnerhaltskäschte staark reduzéieren kann.D'Energielagerungssystem huet héich Ufuerderunge fir d'Liewensdauer vum Batteriepack.Déi meescht vun den Haushalter si fir 15 Joer entworf.Wa mir 300 Zyklen pro Joer unhuelen, sinn 15 Joer 4500 Zyklen, wat nach ëmmer ganz héich ass.Mir mussen d'Liewe vun all Batterie maximéieren, sou datt de Gesamtliewen vum ganze Batteriepack den Designliewen esou vill wéi méiglech erreechen kann, an den Impakt vun der Batteriedispersioun op d'Liewensdauer vum Batteriepack reduzéieren.

Den zweeten déiwe Zyklus, besonnesch am Applikatiounsszenario vum Peak raséieren, eng méi kWh Elektrizitéit fräiginn bréngt e méi Punkt vun Einnahmen.Dat heescht, mir wäerten 80% DoD oder 90% DoD maachen.Wann den déiwe Zyklus am Energiespeichersystem benotzt gëtt, gëtt d'Dispersioun vun der Batterie während der Schwanzentladung manifestéiert.Dofir, fir déi voll Verëffentlechung vun der Kapazitéit vun all eenzel Zell ënner dem Bedingung vun der Tiefladung an déiwer Entladung ze garantéieren, ass et néideg datt d'Energielagerung BMS staark Ausgläichungsmanagementfäegkeeten huet an d'Optriede vu Konsistenz tëscht Batteriezellen ënnerdréckt. .

Dës zwee Ufuerderunge si genee géint Batterie Inkonsistenz.Fir méi effizient Batteriepack Uwendungen z'erreechen, musse mir méi effektiv Balancéierungstechnologie hunn fir den Impakt vun der Batterie Inkonsistenz ze reduzéieren.

Gläichgewiicht Technologie

Batterieausgläichungstechnologie ass e Wee fir Batterien mat verschiddene Kapazitéiten d'selwecht ze maachen.Et ginn zwou gemeinsam Ausgläichungsmethoden: Energievergëftung unidirektional Ausgläich (passiv Ausgläich) an Energietransfer bidirektional Ausgläich (aktiv Ausgläich).

(1) Passiv Gläichgewiicht

De passive Ausgläichsprinzip ass e schaltbare Entladungswiderstand parallel op all String vu Batterien.De BMS kontrolléiert den Entladungswiderstand fir déi méi héich Spannungszellen ze entlaaschten, d'elektresch Energie als Hëtzt opléisen.Zum Beispill, wann d'Batterie B bal voll gelueden ass, gëtt de Schalter opgemaach fir datt de Widderstand op der Batterie B iwwerschësseg elektresch Energie als Hëtzt opléist.Duerno geet d'Lade weider bis d'Batterien A a C och voll gelueden sinn.

Dës Method kann nëmmen Héichspannungszellen entlaaschten, a kënnen net niddereg Kapazitéitzellen oplueden.Wéinst der Kraaftbegrenzung vun der Entladungsresistenz ass den Ausgläichstroum allgemeng kleng (manner wéi 1A).

D'Virdeeler vun passiv Ausgläich sinn niddereg Käschten an einfach Circuit Design;d'Nodeeler sinn, datt et op déi ënnescht Rescht Batterie Muecht fir equalization baséiert ass, déi net d'Kapazitéit vun Akkuen mat niddereg Rescht Muecht Erhéijung kann, an datt 100% vun der ausgeglachener Muecht an der Form vun Hëtzt verschwenden.

(2) Aktiv Gläichgewiicht

Duerch Algorithmen transferéiere verschidde Saiten vu Batterien d'Energie vun Héichspannungszellen op Nidderspannungszellen mat Energiespäicherkomponenten, d'Entladung vun de méi héije Spannungsbatterien an d'Benotzung vun der fräigesater Energie fir déi ënnescht Spannungszellen ze laden.D'Energie gëtt haaptsächlech transferéiert anstatt opgeléist.

Op dës Manéier gëtt d'Batterie B, déi als éischt 100% Spannung erreecht, op A an C entlaascht, an déi dräi Batterie si voll opgelueden.Wärend der Entladung, wann déi verbleiwen Ladung vun der Batterie B ze niddreg ass, "ladden" A an C B, sou datt d'Zelle B net de SOC-Schwell erreecht fir d'Entladung esou séier ze stoppen.

D'Haaptmerkmale vun der aktive Balancetechnologie

(1) Balancéiert d'Héich- a Nidderspannung fir d'Effizienz vum Batteriepack ze verbesseren: Beim Laden an Entladung an am Rescht kënnen d'Héichspannungsbatterien entlooss ginn an d'Nidderspannungsbatterien kënnen opgelueden ginn;

(2) Low-loss Energie Transfert: Energie gëtt haaptsächlech transferéiert anstatt einfach verluer, d'Effizienz vun der Energieverbrauch verbessert;

(3) Grousse Gläichgewiicht Stroum: Allgemeng ass de Gläichgewiichtstroum tëscht 1 an 10A, an d'Gläichgewiicht ass méi séier;

Aktiv Ausgläichung erfuerdert d'Konfiguratioun vun entspriechende Kreesleef an Energiespeichergeräter, wat zu grousse Volumen a erhéicht Käschten féiert.Dës zwee Bedéngungen zesummen bestëmmen datt aktiv Ausgläichung net einfach ass ze förderen an applizéieren.

Zousätzlech erhéicht den aktiven Ausgläich Oplued- an Entladungsprozess implizit den Zyklusliewen vun der Batterie.Fir Zellen déi Opluedstatioun an Entladung erfuerderen fir Gläichgewiicht z'erreechen, kann déi zousätzlech Aarbechtslaascht dozou féieren datt se d'Alterung vun gewéinleche Zellen iwwerschreiden, wat zu enger méi grousser Leeschtungsgab mat aneren Zellen resultéiert.

E puer Experten gleewen datt déi zwee Ausdréck hei uewen dem dissipativen Gläichgewiicht an net-dissipativen Gläichgewiicht entspriechen.Ob et aktiv oder passiv ass, soll vum Event ofhänken, deen den Gläichgewiichtprozess ausléist.Wann de System e Staat erreecht wou et passiv muss sinn, ass et passiv.Wann et vu Mënschen gesat gëtt, gëtt d'Gläichgewiichtsprogramm setzen wann et net néideg ass equilibréiert ze sinn, gëtt aktiv Gläichgewiicht genannt.

Zum Beispill, wann d'Entladung um Enn ass, huet déi ënnescht Spannungszelle d'Entladungsofschnëttspannung erreecht, während aner Zellen nach ëmmer Kraaft hunn.Zu dëser Zäit, fir sou vill wéi méiglech Elektrizitéit ze entlaaschten, iwwerdréit de System d'Elektrizitéit vun héich-Energiezellen op niddereg-Energiezellen, sou datt den Entladungsprozess weider geet bis all d'Kraaft entlooss ass.Dëst ass e passive Ausgläichprozess.Wann de System virausgesot, datt et en Desequiliber um Enn vun Offlossquantitéit ginn, wann et nach 40% vun Muecht lénks ass, et wäert eng aktiv equalization Prozess ufänken.

Aktiv Ausgläich ass an zentraliséiert an dezentraliséiert Methoden opgedeelt.Déi zentraliséiert Ausgläichungsmethod kritt Energie aus dem ganze Batteriepack, a benotzt dann en Energiekonversiounsapparat fir Energie un d'Batterien mat manner Energie ze ergänzen.Dezentraliséierter Ausgläichung beinhalt eng Energielagerverbindung tëscht ugrenzend Batterien, déi en Induktor oder e Kondensator kann sinn, wat Energie erlaabt tëscht benachbaren Batterien ze fléissen.

An der aktueller Balancekontrollstrategie ginn et déi, déi d'Zellspannung als Kontrollzielparameter huelen, an et ginn och déi, déi proposéieren SOC als Balancekontrollzielparameter ze benotzen.Huelt d'Zellspannung als Beispill.

Als éischt setzt e Paar Schwellwäerter fir d'Ausgläichung unzefänken an ofzeschléissen: zum Beispill an engem Set vu Batterien, wann den Ënnerscheed tëscht der extremer Spannung vun enger eenzeger Zell an der Duerchschnëttsspannung vum Set 50mV erreecht, gëtt d'Ausgläichung initiéiert, a wann et erreecht 5mV, Ausgläich ass ofgeschloss.

D'BMS sammelt d'Spannung vun all Zell no engem fixen Acquisitiounszyklus, berechent den Duerchschnëttswäert, a berechent dann den Ënnerscheed tëscht all Zellspannung an dem Duerchschnëttswäert;

Wann de maximalen Ënnerscheed 50mV erreecht, muss de BMS den Ausgläichprozess starten;

Fuert weider Schrëtt 2 wärend dem Ausgläichungsprozess bis d'Differenzwäerter all manner wéi 5mV sinn, an dann Enn vun der Ausgläichung.

Et soll feststellen, datt net all BMSs dëse Schrëtt verlaangen, an pafolgende Strategien kann je Gläichgewiicht Method variéieren.

D'Gläichgewiicht Technologie ass och mat der Aart vun der Batterie verbonnen.Et gëtt allgemeng ugeholl datt LFP méi gëeegent ass fir aktiv Gläichgewiicht, während ternary Batterien gëeegent sinn fir passiv Gläichgewiicht.

D'Bühn vun intensiver Konkurrenz am BMS gëtt meeschtens vu Käschten an Zouverlässegkeet ënnerstëtzt.Momentan ass d'experimentell Verifizéierung vum aktive Balance nach net erreecht ginn.Den Niveau vun der funktioneller Sécherheet gëtt erwaart a Richtung ASIL-C an ASIL-D ze bewegen, awer d'Käschte sinn zimlech héich.Dofir sinn déi aktuell grouss Firmen virsiichteg iwwer aktiv Balancefuerschung.E puer grouss Fabriken wëllen souguer de Balancemodul annuléieren an all d'Balancen extern ausféieren, ähnlech wéi den Ënnerhalt vu Brennstoffautoen.All Kéier wann d'Gefier eng gewëssen Distanz reest, geet et an de 4S Store fir extern Balance.Dëst wäert d'Käschte vum ganze Gefier BMS reduzéieren an och de entspriechende 4S Store profitéieren.Et ass eng win-win Situatioun fir all Parteien.Dofir verstinn ech perséinlech datt dëst en Trend ka ginn!

3.3 Schutz - Feeler Diagnos an Alarm

D'BMS-Iwwerwaachung ass mat der Hardware vum elektresche System entsprécht, an et ass opgedeelt a verschidde Feelerniveauen (klenge Feeler, eeschte Feeler, fatale Versoen) no de verschiddene Leeschtungsbedingunge vun der Batterie.Verschidde Handhabungsmoossname ginn a verschiddene Feelerniveauen geholl: Warnung, Kraaftbegrenzung oder direkten Héichspannungsausschnëtt.Feeler enthalen Datenacquisitioun a Rationalitéitsfehler, elektresch Feeler (Sensoren an Aktuatoren), Kommunikatiounsfehler a Batteriestatusfehler.

E gemeinsamt Beispill ass wann eng Batterie iwwerhëtzt, de BMS bestëmmt datt d'Batterie iwwerhëtzt baséiert op der gesammelt Batterietemperatur, kontrolléiert dann de Circuit vun dëser Batterie fir ze trennen, mécht Iwwerhëtzungsschutz a schéckt eng Alarm op Managementsystemer wéi EMS.

3.4 Kommunikatioun

Déi normal Operatioun vu BMS kann net vu senger Kommunikatiounsfunktioun getrennt ginn.Egal ob et d'Batterie während der Batteriemanagement kontrolléiert, d'Batteriestatus an d'Äussewelt iwwerdroen oder Kontrollinstruktiounen kritt, stabil Kommunikatioun ass erfuerderlech.

Am Kraaftbatteriesystem ass een Enn vum BMS mat der Batterie verbonnen, an deen aneren Enn ass mat de Kontroll- an elektronesche Systemer vum ganze Gefier verbonnen.D'Gesamtëmfeld benotzt CAN-Protokoll, awer et gëtt en Ënnerscheed tëscht internen CAN tëscht internen Komponenten vum Batteriepack an dem Gefier CAN tëscht dem Batteriepack an dem ganze Gefier ze benotzen.

Am Géigesaz, benotzen Energie Stockage BMS an intern Kommunikatioun am Fong CAN Protokoll, mä seng extern Kommunikatioun (extern bezitt haaptsächlech op d'Energie Stockage Kraaftstatioun Verschécken System PCS) benotzt oft Internet Protokoll Formater TCP / IP Protokoll an Modbus Protokoll.

4) Energie Stockage BMS

Energiespeicher BMS Hiersteller hunn allgemeng aus Power Batterie BMS evoluéiert, sou vill Designen a Begrëffer hunn historesch Originen

Zum Beispill ass d'Kraaftbatterie allgemeng opgedeelt an BMU (Batteriemonitor Eenheet) a BCU (Batteriekontrolleenheet), mat der fréierer sammelt Daten an déi lescht kontrolléiert se.

Well d'Batteriezell en elektrochemesche Prozess ass, bilden verschidde Batteriezellen eng Batterie.Wéinst de Charakteristiken vun all Batteriezelle, egal wéi präzis de Fabrikatiounsprozess ass, ginn et Feeler an Inkonsistenz an all Batteriezelle mat der Zäit an ofhängeg vun der Ëmwelt.Dofir ass de Batteriemanagementsystem den aktuellen Zoustand vun der Batterie duerch limitéiert Parameteren ze evaluéieren, wat e bëssen ass wéi en traditionelle chinesesche Medizin Dokter, deen e Patient diagnostizéiert andeems hien Symptomer beobachtet anstatt westlech Medizin déi kierperlech a chemesch Analyse erfuerdert.Déi physesch a chemesch Analyse vum mënschleche Kierper ass ähnlech wéi d'elektrochemesch Charakteristike vun der Batterie, déi duerch grouss experimentell Instrumenter gemooss kënne ginn.Wéi och ëmmer, et ass schwéier fir embedded Systemer e puer Indikatoren vun der Elektrochemie ze evaluéieren.Dofir ass BMS wéi en alen chinesesche Medizin Dokter.

4.1 Dräi-Layer Architektur vun Energie Stockage BMS

Wéinst der grousser Zuel vun Batterie Zellen an Energie Stockage Systemer, fir Käschten ze spueren, BMS ass allgemeng an Schichten ëmgesat, mat zwee oder dräi Schichten.De Moment ass de Mainstream dräi Schichten: Master Kontroll / Master Kontroll / Sklave Kontroll.

4.2 Detailléiert Beschreiwung vun Energie Stockage BMS

5) Aktuell Situatioun an zukünfteg Trend

Et gi verschidden Aarte vu Hiersteller déi BMS produzéieren:

Déi éischt Kategorie ass den Endverbraucher mat der dominéierter Kraaft an der Power Batterie BMS - Autosfabriken.Tatsächlech ass déi stäerkst BMS Fabrikatiounsstäerkt am Ausland och d'Autofabriken, wéi General Motors, Tesla, etc. Doheem ginn et BYD, Huating Power, etc.

Déi zweet Kategorie ass Batterie Fabriken, dorënner Zell Hiersteller a Pak Hiersteller, wéi Samsung, Ningde Times, Xinwangda, Desay Batterie, Topband Co., Ltd., Peking Purrad, etc .;

Déi drëtt Aart vu BMS Hiersteller sinn déi mat ville Joeren Erfahrung an der Kraaftelektronik Technologie, an hunn R&D Teams mat Universitéits- oder Zesummenhang Enterprise Hannergrënn, wéi Eternal Electronics, Hangzhou Gaote Electronics, Xie Neng Technology, a Kegong Electronics.

Am Géigesaz zu der BMS vu Kraaftbatterien, déi haaptsächlech vun Terminal Gefierer Hiersteller dominéiert gëtt, schéngt et datt d'Ennverbraucher vun Energiespeicherbatterien keng Bedierfnesser oder spezifesch Handlungen hunn fir un der Fuerschung an Entwécklung an der Fabrikatioun vu BMS deelzehuelen.Et ass och onwahrscheinlech datt se vill Suen an Energie verbréngen fir grouss Batteriemanagementsystemer z'entwéckelen.Dofir, kann et considéréiert ginn, datt d'Energie Stockage Batterie BMS Industrie e wichtege Spiller mat absolute Virdeeler feelt, loosst e grousse Raum fir Entwécklung an Imaginatioun fir Batterie Hiersteller an Ubidder konzentréieren op Energie Stockage BMS.Wann der Energie Stockage Maart etabléiert ass, wäert et Batterie Hiersteller a berufflech BMS Hiersteller vill Plaz fir Entwécklung a manner kompetitiv Resistenz ginn.

Momentan sinn et relativ wéineg berufflech BMS Hiersteller konzentréiert op d'Entwécklung vun Energie Stockage BMS, haaptsächlech wéinst der Tatsaach, datt d'Energie Stockage Maart nach a senger Kandheet ass an et sinn nach vill Zweifel iwwert d'Zukunft Entwécklung vun Energie Stockage um Maart.Dofir hunn déi meescht Hiersteller keng BMS am Zesummenhang mat Energielagerung entwéckelt.Am aktuellen Geschäftsëmfeld ginn et och Hiersteller déi elektresch Gefierer Batterie BMS kafen fir als BMS fir Energiespeicherbatterien ze benotzen.Et gëtt ugeholl datt an Zukunft professionnell elektresch Gefierer BMS Hiersteller wahrscheinlech och e wichtege Bestanddeel vun de BMS Liwweranten ginn, déi a grousser Energielagerungsprojeten benotzt ginn.

Op dëser Etapp feelt et un eenheetleche Standards fir BMS, déi vu verschiddenen Energiespeichersystem Ubidder geliwwert ginn.Verschidde Hiersteller hunn verschidden Designen an Definitioune fir BMS, an ofhängeg vun de verschiddene Batterien mat deenen se kompatibel sinn, kann de SOX Algorithmus, Ausgläichungstechnologie a Kommunikatiounsdateninhalt och eropgeluede ginn.An der praktescher Uwendung vu BMS wäerten esou Differenzen d'Applikatiounskäschte erhéijen a schiedlech sinn fir d'industriell Entwécklung.Dofir wäert d'Standardiséierung a Modulariséierung vu BMS och eng wichteg Entwécklungsrichtung an Zukunft sinn.