Систем за управување со батерии BMS Знаење и функција, Вовед

Целосното име на BMS е Систем за управување со батерии.Тоа е уред кој го следи статусот на батериите за складирање енергија.Главно се користи за интелигентно управување и одржување на поединечни ќелии на батерии, спречување на преполнување и препразнење на батериите, продолжување на животниот век на батеријата и следење на статусот на батеријата.Општо земено, BMS е претставен како коло или хардверска кутија.

 

BMS е еден од основните потсистеми на системот за складирање енергија од батериите, одговорен за следење на работниот статус на секоја батерија во единицата за складирање енергија од батеријата и за обезбедување на безбедно и доверливо работење на единицата за складирање енергија.BMS може да ги следи и собира статусните параметри на батеријата за складирање енергија во реално време (вклучувајќи, но не ограничувајќи се на напонот на една ќелија, температурата на полот на батеријата, струјата на јамката на батеријата, напонот на терминалот на батериите, отпорот на изолација на системот на батерии, итн.) да се изврши потребната анализа и пресметка на релевантните статусни параметри за да се добијат повеќе параметри за евалуација на статусот на системот.Исто така, може да постигне ефективна контрола на самата батерија за складирање енергија според специфичните стратегии за контрола на заштитата за да се обезбеди безбедно и сигурно функционирање на целата единица за складирање енергија од батеријата.Во исто време, BMS може да комуницира со други надворешни уреди (PCS, EMS, систем за заштита од пожар, итн.) преку сопствен комуникациски интерфејс и аналоген/дигитален влезен интерфејс за да формира контрола на поврзување на различни потсистеми во целата моќност за складирање енергија станица, обезбедувајќи сигурна, сигурна и ефикасна работа на електричната централа поврзана со мрежата.

2) Архитектура

Од гледна точка на архитектурата на топологијата, BMS е поделен на две категории: централизиран и дистрибуиран според различни проектни барања.

 

Централизиран BMS

Едноставно кажано, централизираниот BMS користи единствен BMS хардвер за собирање на сите ќелии, што е погодно за сценарија со малку ќелии.

Централизираниот BMS ги има предностите на ниска цена, компактна структура и висока доверливост и вообичаено се користи во сценарија со низок капацитет, низок вкупен притисок и мал волумен на системот за батерии, како што се електрични алати, роботи (роботи за ракување, помошни роботи). IOT паметни домови (роботи за чистење, електрични правосмукалки), електрични виљушкари, електрични возила со мала брзина (електрични велосипеди, електрични мотоцикли, електрични автомобили за разгледување знаменитости, електрични патролни автомобили, електрични колички за голф, итн.) и лесни хибридни возила.

Централизираниот BMS хардвер може да се подели на високонапонски и нисконапонски области.Високонапонската област е одговорна за собирање на напон на една ќелија, вкупен напон на системот и следење на отпорот на изолацијата.Нисконапонската област вклучува кола за напојување, кола на процесорот, кола за комуникација CAN, контролни кола итн.

Како што системот за напојување на батериите на патничките возила продолжува да се развива кон висок капацитет, висок вкупен притисок и голем волумен, дистрибуираните BMS архитектури главно се користат во моделите на plug-in хибридни и чисто електрични возила.

Дистрибуиран BMS

Во моментов, постојат различни термини за дистрибуирани BMS во индустријата, а различни компании имаат различни имиња.Батеријата за напојување BMS главно има двостепена архитектура на master-slave:

 

BMS за складирање енергија обично е архитектура со три нивоа поради големата големина на батерискиот пакет, со главен контролен слој над slave и главните контролни слоеви.

Исто како што батериите формираат кластери на батерии, кои пак формираат купови, тристепениот BMS исто така го следи истото правило нагоре:

Од контролата: единица за управување со батерии (BMU), која собира информации од поединечни батерии.

Следете го напонот и температурата на ќелијата на батеријата

Изедначување на батеријата во пакувањето

Поставување информации

термичко управување

Абнормален аларм

Главна контрола: Единица за управување со кластерот за батерии: BCU (единица за кластер на батерии, позната и како единица за управување со висок напон HVU, BCMU, итн.), одговорна за собирање информации за BMU и собирање информации за кластерот за батерии.

Стекнување струја на кластерот на батерии, стекнување вкупно напон, детекција на истекување

Заштита од исклучување кога состојбата на батеријата е ненормална

Под управување на BMS, калибрацијата на капацитетот и калибрацијата на SOC може да се завршат одделно како основа за последователно управување со полнење и празнење

Единицата за управување со низа на батерии (BAU) е одговорна за централизирано управување со батериите во целиот куп батерии за складирање енергија.Се поврзува со различни единици за управување со кластерот на батерии и разменува информации со други уреди за да обезбеди повратни информации за работниот статус на низата батерии.

Управување со полнење и празнење на низата батерии

Аларм за самопроверка и дијагноза на дефекти на системот BMS

Аларм за дијагноза на дефект на батерискиот пакет

Безбедносна заштита за различни абнормалности и дефекти во низата на батерии

Комуницирајте со други уреди како PCS и EMS

Складирање, пренос и обработка на податоци

Слој за управување со батерии: одговорен за собирање различни информации (напон, температура) на поединечни батерии, пресметување и анализа на SOC и SOH на батерии, постигнување активно изедначување на поединечните батерии и поставување на ненормални информации за поединечни батерии на слојот BCMU на единицата на пакетот батерии.Преку надворешната комуникација CAN, таа е меѓусебно поврзана преку синџир на маргаритка.

Слој за управување со батерии: одговорен за собирање различни информации од поединечни батерии поставени од BMU, собирање различни информации за батерискиот пакет (напон на пакетот, температура на пакетот), струја на полнење и празнење на батериите, пресметување и анализа на SOC и SOH на батерискиот пакет , и поставување на сите информации на слојот BAMS на единицата за кластер на батерии.Преку надворешната комуникација CAN, таа е меѓусебно поврзана преку синџир на маргаритка.

Слој за управување со кластерот на батерии: одговорен за собирање различни информации за батеријата поставени од BCMU и поставување на сите информации во системот за следење на складирање енергија EMS преку интерфејсот RJ45;комуникација со компјутери за испраќање релевантни абнормални информации за батеријата до компјутери (интерфејс CAN или RS485), и опремен со хардверски суви јазли за комуникација со компјутери.Дополнително, врши евалуација на системот за батерии BSE (Проценка на состојбата на батеријата), откривање на статусот на електричниот систем, управување со контактори, термичко управување, управување со работата, управување со полнење, дијагностичко управување и врши управување со внатрешна и надворешна комуникациска мрежа.Комуницира со подредените преку CAN.

3) Што прави BMS?

Функциите на BMS се многубројни, но суштината и она за што најмногу сме загрижени се три аспекти:

Едниот е сензор (менаџмент на државата), што е основна функција на BMS.Ги мери напонот, отпорот, температурата и на крајот ја чувствува состојбата на батеријата.Сакаме да знаеме во каква состојба е батеријата, колкава енергија и капацитет има, колку е здрава, колку енергија произведува и колку е безбедна.Ова е чувство.

Вториот е менаџмент (управување со биланс).Некои луѓе велат дека BMS е дадилка на батеријата.Тогаш оваа дадилка треба да управува со тоа.Што да управувате?Тоа е да се направи батеријата што е можно подобра.Најосновно е управувањето со рамнотежата и термичкото управување.

Третиот е заштитата (управување со безбедноста).И дадилката има работа.Ако батеријата има одреден статус, треба да се заштити и да се вклучи аларм.

Се разбира, постои и компонента за управување со комуникација која пренесува податоци во или надвор од системот преку одредени протоколи.

BMS има многу други функции, како што се контрола на работата, мониторинг на изолација, термички менаџмент итн., кои не се дискутирани овде.

 

3.1 Перцепција – Мерење и проценка

Основната функција на BMS е да ги мери и процени параметрите на батеријата, вклучувајќи ги основните параметри како што се напонот, струјата, температурата и состојбата, како и пресметките на податоците за состојбата на батеријата како што се SOC и SOH.Областа на енергетските батерии вклучува и пресметки на SOP (состојба на моќност) и SOE (состојба на енергија), кои не се дискутирани овде.Ќе се фокусираме на првите два пошироко користени податоци.

Мерење на клетките

1) Мерење на основни информации: Најосновната функција на системот за управување со батерии е да ги мери напонот, струјата и температурата на поединечните ќелии на батеријата, што е основа за сите пресметки на највисоко ниво и контролна логика во системот за управување со батерии.

2) Тестирање на отпорност на изолација: Тестирањето на изолацијата е потребно за целиот батериски систем и високонапонскиот систем во системот за управување со батерии.

3) Високонапонско заклучување за откривање (HVIL): се користи за да се потврди интегритетот на целиот високонапонски систем и да се иницираат безбедносни мерки кога е загрозен интегритетот на јамката на високонапонскиот систем.

Пресметка на СПЦ

SOC се однесува на состојба на полнење, што е преостанатиот капацитет на батеријата.Едноставно кажано, е колку енергија останува во батеријата.

SOC е најважниот параметар во BMS, бидејќи сè друго се базира на него.Затоа, неговата точност и робусност (позната и како способност за корекција на грешки) се исклучително важни.Без точен SOC, ниту една заштитна функција не може да направи BMS да работи правилно, бидејќи батеријата често ќе биде во заштитена состојба, што го оневозможува продолжувањето на животниот век на батеријата.

Во моментов, мејнстрим методите за проценка на SOC вклучуваат метод на напон на отворено коло, метод на интеграција на струја, метод на филтер Калман и метод на невронска мрежа.Првите два методи најчесто се користат.Последните два методи вклучуваат напредно знаење како што се моделите за интеграција и вештачката интелигенција, кои не се детално опишани овде.

Во практични апликации, повеќе алгоритми често се користат во комбинација, при што се усвојуваат различни алгоритми во зависност од статусот на полнење и празнење на батеријата.

метод на отворено коло напон

Принципот на методот на отворен напон е да се користи релативно фиксната функционална врска помеѓу напонот на отворено коло и SOC под услов на долгорочно статичко поставување на батеријата, и на тој начин да се процени SOC врз основа на напонот на отворено коло.Претходно најчесто користениот електричен велосипед со оловно-киселински батерии го користи овој метод за проценка на SOC.Методот на напон на отворено коло е едноставен и удобен, но има и многу недостатоци:

1. Батеријата мора да се остави да стои долго време, инаку напонот на отворено коло тешко ќе се стабилизира за краток временски период;

2. Има напонско плато кај батериите, особено во батериите со литиум железо фосфат, каде што терминалниот напон и кривата SOC се приближно линеарни за време на опсегот SOC30%-80%;

3. Батеријата е на различни температури или различни животни фази, и иако напонот на отворено коло е ист, вистинската разлика во SOC може да биде голема;

Како што е прикажано на сликата подолу, кога го користиме овој електричен велосипед, ако струјата SOC е прикажана како 100%, напонот паѓа при забрзување, а моќноста може да се прикаже како 80%.Кога ќе престанеме да забрзуваме, напонот се зголемува, а моќноста се враќа на 100%.Значи, екранот за моќност на нашиот електричен скутер не е точен.Кога ќе застанеме, има моќ, но кога ќе се вклучиме, останува без струја.Можеби ова не е проблем со батеријата, но може да се должи на преедноставниот SoC алгоритам на BMS.

Ан-Ши интегрален метод

Методот на интеграција Anshicontinuous директно ја пресметува вредноста на SOC во реално време преку дефиницијата на SOC.

Со оглед на почетната вредност на SOC, сè додека струјата на батеријата може да се мери (каде што струјата на празнење е позитивна), промената во капацитетот на батеријата може точно да се пресмета преку тековната интеграција, што резултира со преостанатиот SOC.

Овој метод има релативно веродостојни процени резултати за краток временски период, но поради грешки во мерењето на тековниот сензор и постепено деградирање на капацитетот на батеријата, долгорочната интеграција на струјата ќе воведе одредени отстапувања.Затоа, генерално се користи заедно со методот на напон на отворено коло за да се процени почетната вредност за проценка на SOC со ниски барања за точност, а може да се користи и заедно со методот на филтрирање Калман за краткорочно предвидување на SOC.

SOC (State Of Charge) припаѓа на основниот контролен алгоритам на BMS, што го претставува моменталниот статус на преостанат капацитет.Тоа главно се постигнува преку методот на интеграција на ампер-час и алгоритам EKF (Продолжен Калман филтер), во комбинација со стратегии за корекција (како што се корекција на напон на отворено коло, корекција на целосно полнење, корекција на крајот на полнење, корекција на капацитет при различни температури и SOH, итн.).Методот на интеграција во ампер-час е релативно сигурен под услов да се обезбеди точност на тековното стекнување, но не е робустен.Поради акумулацијата на грешки, мора да се комбинира со стратегии за корекција.Методот EKF е робустен, но алгоритмот е релативно сложен и тежок за имплементација.Домашните мејнстрим производители можат да постигнат точност помала од 6% на собна температура, но проценката на високи и ниски температури и слабеењето на батеријата е тешко.

корекција на СПЦ

Поради тековните флуктуации, проценетиот СПЦ може да биде неточен и во процесот на проценка треба да се вклучат различни стратегии за корекција.

 

Пресметка на SOH

SOH се однесува на Здравствената состојба, што ја означува моменталната здравствена состојба на батеријата (или степенот на деградација на батеријата).Обично се прикажува како вредност помеѓу 0 и 100%, при што вредностите под 80% обично се сметаат дека укажуваат на тоа дека батеријата повеќе не е употреблива.Може да се претстави со промени во капацитетот на батеријата или внатрешен отпор.Кога се користи капацитетот, вистинскиот капацитет на тековната батерија се проценува врз основа на податоците од работниот процес на батеријата, а односот на овој и номиналниот капацитет е SOH.Точниот SOH ќе ја подобри прецизноста на проценката на другите модули кога батеријата се влошува.

Постојат две различни дефиниции за SOH во индустријата:

SOH дефиниција врз основа на капацитет бледнеат

За време на употребата на литиум-јонските батерии, активниот материјал во батеријата постепено се намалува, внатрешниот отпор се зголемува и капацитетот се распаѓа.Затоа, SOH може да се процени според капацитетот на батеријата.Здравствената состојба на батеријата се изразува како сооднос на тековниот капацитет со почетниот капацитет, а нејзиниот SOH е дефиниран како:

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

Каде: C_fade е изгубениот капацитет на батеријата;C_стандард е номинален капацитет.

Стандардот IEEE 1188-1996 пропишува дека кога капацитетот на батеријата за напојување ќе падне на 80%, батеријата треба да се замени.Затоа, обично сметаме дека батеријата SOH не е достапна кога е под 80%.

Дефиниција на SOH заснована на слабеење на моќноста (Power Fade)

Стареењето на речиси сите видови батерии ќе доведе до зголемување на внатрешниот отпор на батеријата.Колку е поголем внатрешниот отпор на батеријата, толку е помала достапната моќност.Затоа, SOH може да се процени со користење на слабеење на моќноста.

3.2 Менаџмент – балансирана технологија

Секоја батерија има своја „личност“

За да зборуваме за рамнотежа, треба да почнеме со батериите.Дури и батериите произведени во иста серија од ист производител имаат свој животен циклус и „личности“ - капацитетот на секоја батерија не може да биде сосема ист.Постојат две причини за оваа недоследност:

Една од нив е недоследноста на производството на клетките

Една од нив е недоследноста на електрохемиските реакции.

производствена недоследност

Недоследностите во производството се лесно разбирливи.На пример, за време на производствениот процес, недоследностите на дијафрагмата и неусогласеноста на материјалот на катодата и анодата може да резултираат со недоследности во вкупниот капацитет на батеријата.Стандардна батерија од 50 АХ може да стане 49 АХ или 51 АХ.

електрохемиска недоследност

Недоследноста на електрохемијата е во тоа што во процесот на полнење и празнење на батеријата, дури и ако производството и обработката на двете ќелии се идентични, топлинската средина никогаш не може да биде конзистентна во процесот на електрохемиска реакција.На пример, кога правите модули за батерии, температурата на околниот прстен мора да биде пониска од онаа на средината.Ова резултира со долготрајна недоследност помеѓу количините на полнење и празнење, што пак води до неконзистентен капацитет на ќелиите на батеријата;Кога струите на полнење и празнење на филмот SEI на ќелијата на батеријата се неконзистентни долго време, стареењето на филмот SEI исто така ќе биде неконзистентно.

*SEI филм: „интерфејс на цврст електролит“ (интерфејс на цврст електролит).За време на првиот процес на празнење на полнење на течната литиум-јонска батерија, материјалот на електродата реагира со електролитот на интерфејсот на цврсто-течна фаза за да формира слој за пасивација што ја покрива површината на материјалот на електродата.Филмот SEI е електронски изолатор, но одличен проводник на литиумските јони, кој не само што ја штити електродата, туку и не влијае на функцијата на батеријата.Стареењето на SEI филмот има значително влијание врз здравјето на батеријата.

Затоа, неуниформноста (или дискретноста) на батериските пакети е неизбежна манифестација на работа со батерии.

Зошто е потребен баланс

Батериите се различни, па зошто да не се обидете да ги направите исти?Бидејќи недоследноста ќе влијае на перформансите на батерискиот пакет.

Пакетот батерии во серија го следи ефектот на кратко буре: во системот на батериски пакет во серија, капацитетот на целиот систем на батериски пакет се одредува со најмалата единечна единица.

Да претпоставиме дека имаме батериски пакет кој се состои од три батерии:

Знајте дека преполнувањето и преполнувањето може сериозно да ги оштетат батериите.Затоа, кога батеријата B е целосно наполнета за време на полнењето или кога SoC на батеријата B е многу ниска за време на празнењето, неопходно е да се прекине полнењето и празнењето за да се заштити батеријата B. Како резултат на тоа, моќта на батериите A и C не може да биде целосно искористени.

Ова води до:

Вистинскиот употреблив капацитет на батерискиот пакет е намален: батеријата А и Ц, кои можеа да го искористат расположливиот капацитет, сега не можат да го сторат тоа за да ја сместат батеријата Б. Тоа е како двајца луѓе на три нозе врзани заедно, со повисоко лице не може да преземе големи чекори.

Намалено траење на батеријата: помалата должина на чекорот бара повеќе чекори и ги прави нозете поуморни.Со намален капацитет, бројот на циклуси на полнење и празнење се зголемува, што резултира со поголема деградација на батеријата.На пример, една клетка може да постигне 4000 циклуси на 100% DoD, но во вистинска употреба не може да достигне 100% и бројот на циклуси сигурно нема да достигне 4000.

*DoD, Длабочина на празнење, го претставува процентот на капацитет на празнење на батеријата до номиналниот капацитет на батеријата.

Неконзистентноста на батериите доведува до намалување на перформансите на батерискиот пакет.Кога големината на модулот за батерии е голема, повеќе низи батерии се поврзани во серија, а големата разлика во еден напон ќе предизвика намалување на капацитетот на целата кутија.Колку повеќе батерии се поврзани во серија, толку повеќе губат капацитет.Меѓутоа, во нашите апликации, особено во апликациите на системот за складирање енергија, постојат два важни барања:

Првата е батерија со долг век на траење, што може значително да ги намали трошоците за работа и одржување.Системот за складирање енергија има високи барања за животниот век на батерискиот пакет.Повеќето од домашните се дизајнирани за 15 години.Ако претпоставиме 300 циклуси годишно, 15 години се 4500 циклуси, што е сепак многу високо.Треба да го максимизираме животниот век на секоја батерија, така што вкупниот век на целиот батериски пакет може да го достигне дизајнерскиот век колку што е можно повеќе и да го намалиме влијанието на дисперзијата на батеријата врз животниот век на батерискиот пакет.

Вториот длабок циклус, особено во апликативното сценарио за максимално бричење, ослободувањето на уште еден kWh електрична енергија ќе донесе уште еден приход.Тоа е да се каже, ќе направиме 80% DoD или 90% DoD.Кога длабокиот циклус се користи во системот за складирање енергија, ќе се манифестира дисперзијата на батеријата за време на празнењето на опашката.Затоа, за да се обезбеди целосно ослободување на капацитетот на секоја поединечна ќелија под услов на длабоко полнење и длабоко празнење, неопходно е да се бара BMS за складирање енергија да има силни способности за управување со изедначување и да ја потисне појавата на конзистентност меѓу ќелиите на батеријата. .

Овие две барања се сосема спротивни на недоследноста на батеријата.За да постигнеме поефикасни апликации за батериски пакети, мора да имаме поефикасна технологија за балансирање за да го намалиме влијанието на недоследноста на батериите.

технологија на рамнотежа

Технологијата за изедначување на батериите е начин да се направат исти батериите со различни капацитети.Постојат два вообичаени методи за изедначување: еднонасочно изедначување со дисипација на енергија (пасивно изедначување) и двонасочно изедначување за пренос на енергија (активно изедначување).

(1) Пасивна рамнотежа

Принципот на пасивно изедначување е да се паралелизира преклопниот отпорник за празнење на секоја низа батерии.BMS го контролира отпорникот за празнење за да ги испушти ќелиите со повисок напон, исфрлајќи ја електричната енергија како топлина.На пример, кога батеријата Б е речиси целосно наполнета, прекинувачот се отвора за да му се овозможи на отпорот на батеријата Б да го троши вишокот електрична енергија како топлина.Потоа полнењето продолжува додека батериите A и C не се наполнат целосно.

Овој метод може да испушта само високонапонски ќелии и не може да ги надополнува ќелиите со низок капацитет.Поради ограничувањето на моќноста на отпорот на празнење, струјата на изедначување е генерално мала (помалку од 1А).

Предностите на пасивното изедначување се ниската цена и едноставниот дизајн на кола;Недостатоците се тоа што се заснова на најмалиот преостанат капацитет на батеријата за изедначување, што не може да го зголеми капацитетот на батериите со мал преостанат капацитет и што 100% од изедначената моќност се троши во форма на топлина.

(2) Активен биланс

Преку алгоритми, повеќе низи батерии ја пренесуваат енергијата на високонапонските ќелии во нисконапонските ќелии користејќи компоненти за складирање енергија, празнејќи ги батериите со повисок напон и користејќи ја енергијата ослободена за полнење на ќелиите со помал напон.Енергијата главно се пренесува наместо да се троши.

На овој начин, за време на полнењето, батеријата B, која прво достигнува 100% напон, се празне на A и C, а трите батерии се полнат целосно заедно.За време на празнењето, кога преостанатото полнење на батеријата B е премногу ниско, A и C се „полнат“ B, така што ќелијата B не го достигне прагот на SOC за толку брзо запирање на празнењето.

Главни карактеристики на технологијата за активно балансирање

(1) Избалансирајте го високиот и нискиот напон за да ја подобрите ефикасноста на батерискиот пакет: за време на полнење и празнење и во мирување, високонапонските батерии може да се испразнат, а батериите со низок напон може да се полнат;

(2) Трансфер на енергија со ниски загуби: енергијата главно се пренесува наместо едноставно да се губи, со што се подобрува ефикасноста на искористувањето на електричната енергија;

(3) Голема рамнотежна струја: Општо земено, рамнотежната струја е помеѓу 1 и 10 А, а рамнотежата е побрза;

Активното изедначување бара конфигурација на соодветни кола и уреди за складирање енергија, што доведува до голем волумен и зголемени трошоци.Овие два услови заедно одредуваат дека активното изедначување не е лесно да се промовира и примени.

Дополнително, процесот на активно изедначување на полнење и празнење имплицитно го зголемува животниот век на батеријата.За клетките на кои им е потребно полнење и празнење за да се постигне рамнотежа, дополнителниот обем на работа може да предизвика нивно надминување на стареењето на обичните ќелии, што резултира со поголем јаз во перформансите со другите ќелии.

Некои експерти веруваат дека двата изрази погоре треба да одговараат на дисипативна рамнотежа и недисипативна рамнотежа.Дали е активен или пасивен треба да зависи од настанот што го активира процесот на рамнотежа.Ако системот достигне состојба каде што треба да биде пасивен, тој е пасивен.Ако е поставена од луѓе, поставувањето на програмата за рамнотежа кога не е неопходно да се балансира се нарекува активна рамнотежа.

На пример, кога празнењето е на крајот, најниската напонска ќелија го достигнала напонот за исклучување на празнење, додека другите ќелии сè уште имаат струја.Во тоа време, со цел да се испушти што е можно повеќе електрична енергија, системот ја пренесува електричната енергија од високоенергетските ќелии во ќелиите со ниска енергија, овозможувајќи процесот на празнење да продолжи додека не се испразни целата моќност.Ова е пасивен процес на изедначување.Ако системот предвиди дека ќе има нерамнотежа на крајот на празнењето кога има уште 40% од струјата, ќе започне активен процес на изедначување.

Активното изедначување е поделено на централизирани и децентрализирани методи.Централизираниот метод на изедначување добива енергија од целиот пакет батерии, а потоа користи уред за конверзија на енергија за да ја надополни енергијата на батериите со помалку енергија.Децентрализираното изедначување вклучува врска за складирање на енергија помеѓу соседните батерии, која може да биде индуктор или кондензатор, овозможувајќи енергија да тече помеѓу соседните батерии.

Во тековната стратегија за контрола на рамнотежата, има такви кои го земаат напонот на ќелијата како контролен целен параметар, а има и такви кои предлагаат користење на SOC како целен параметар за контрола на рамнотежата.Земајќи го напонот на ќелијата како пример.

Прво, поставете пар вредности на прагови за започнување и завршување на изедначувањето: на пример, во збир на батерии, кога разликата помеѓу екстремниот напон на една ќелија и просечниот напон на комплетот достигнува 50 mV, се започнува изедначување и кога достигнува 5mV, изедначувањето е завршено.

BMS го собира напонот на секоја ќелија според фиксен циклус на аквизиција, ја пресметува просечната вредност и потоа ја пресметува разликата помеѓу напонот на секоја ќелија и просечната вредност;

Ако максималната разлика достигне 50 mV, BMS треба да го започне процесот на изедначување;

Продолжете со чекор 2 за време на процесот на изедначување додека вредностите на разликата не бидат сите помали од 5 mV, а потоа завршете го изедначувањето.

Треба да се забележи дека не сите BMS го бараат овој чекор, а следните стратегии може да се разликуваат во зависност од методот на рамнотежа.

Технологијата за рамнотежа е поврзана и со типот на батеријата.Општо се верува дека LFP е посоодветен за активно рамнотежа, додека тројните батерии се погодни за пасивен баланс.

Фазата на интензивна конкуренција во BMS е главно поддржана од трошоците и доверливоста.Во моментов, експерименталната верификација на активното балансирање сè уште не е постигната.Нивото на функционална безбедност се очекува да се движи кон ASIL-C и ASIL-D, но цената е доста висока.Затоа, сегашните големи компании се претпазливи во врска со активното балансирачко истражување.Некои големи фабрики дури сакаат да го откажат модулот за балансирање и целото балансирање да се врши надворешно, слично на одржувањето на возилата со гориво.Секогаш кога возилото ќе помине одредено растојание, ќе оди во продавницата 4S за надворешно балансирање.Ова ќе ги намали трошоците за целото возило BMS и исто така ќе има корист од соодветната продавница за 4S.Тоа е вин-вин ситуација за сите страни.Затоа, лично, разбирам дека ова може да стане тренд!

3.3 Заштита – дијагноза на дефекти и аларм

Мониторингот на BMS е усогласен со хардверот на електричниот систем и е поделен на различни нивоа на дефект (ситен дефект, сериозен дефект, фатален дефект) според различните услови на изведба на батеријата.Различни мерки за ракување се преземаат во различни нивоа на дефект: предупредување, ограничување на моќноста или директно исклучување на висок напон.Неуспесите вклучуваат неуспеси при собирање податоци и рационалност, електрични дефекти (сензори и активатори), дефекти во комуникацијата и дефекти на статусот на батеријата.

Чест пример е кога батеријата се прегрее, BMS одредува дека батеријата се прегрева врз основа на собраната температура на батеријата, потоа го контролира колото на оваа батерија за да се исклучи, врши заштита од прегревање и испраќа предупредување до системите за управување како што е EMS.

3.4 Комуникација

Нормалната работа на BMS не може да се одвои од неговата комуникациска функција.Без разлика дали се работи за контрола на батеријата за време на управувањето со батеријата, за пренос на статусот на батеријата на надворешниот свет или за примање контролни инструкции, потребна е стабилна комуникација.

Во системот за напојување со батерии, едниот крај на BMS е поврзан со батеријата, а другиот крај е поврзан со контролните и електронските системи на целото возило.Целокупното опкружување користи CAN протокол, но постои разлика помеѓу користењето внатрешно CAN помеѓу внатрешните компоненти на батерискиот пакет и користењето CAN на возилото помеѓу батерискиот пакет и целото возило.

Спротивно на тоа, BMS за складирање енергија и внатрешната комуникација во основа го користат CAN протоколот, но неговата надворешна комуникација (надворешната главно се однесува на диспечерскиот систем за складирање енергија на централата PCS) често користи формати на Интернет протокол TCP/IP протокол и протокол modbus.

4) Складирање на енергија BMS

Производителите на BMS за складирање енергија генерално еволуирале од BMS на батерии за напојување, така што многу дизајни и термини имаат историско потекло

На пример, батеријата за напојување е генерално поделена на BMU (Единица за монитор на батерии) и BCU (Единица за контрола на батеријата), при што првата собира податоци, а втората ги контролира.

Бидејќи ќелијата на батеријата е електрохемиски процес, повеќе батериски ќелии формираат батерија.Поради карактеристиките на секоја ќелија на батеријата, без разлика колку е прецизен процесот на производство, со текот на времето и во зависност од околината ќе има грешки и недоследности во секоја ќелија на батеријата.Затоа, системот за управување со батеријата треба да ја процени моменталната состојба на батеријата преку ограничени параметри, што е малку како лекар од традиционална кинеска медицина кој дијагностицира пациент со набљудување на симптомите, а не западната медицина која бара физичка и хемиска анализа.Физичката и хемиската анализа на човечкото тело е слична на електрохемиските карактеристики на батеријата, кои можат да се измерат со големи експериментални инструменти.Сепак, тешко е за вградените системи да проценат некои индикатори на електрохемијата.Затоа, БМС е како стар лекар од кинеска медицина.

4.1 Трислојна архитектура на BMS за складирање енергија

Поради големиот број батериски ќелии во системите за складирање енергија, со цел да се заштедат трошоци, BMS генерално се имплементира во слоеви, со два или три слоја.Во моментов, мејнстримот е три слоја: главна контрола/главна контрола/словна контрола.

4.2 Детален опис на BMS за складирање на енергија

5) Тековна состојба и иден тренд

Постојат неколку типови на производители кои произведуваат BMS:

Првата категорија е крајниот корисник со најдоминантна моќност во напојната батерија BMS – фабрики за автомобили.Всушност, најсилна сила за производство на BMS во странство се исто така фабриките за автомобили, како што се General Motors, Tesla итн. Дома ги има BYD, Huating Power итн.

Втората категорија се фабрики за батерии, вклучувајќи ги и производителите на ќелии и производителите на пакувања, како што се Samsung, Ningde Times, Xinwangda, Desay Battery, Topband Co., Ltd., Beijing Purrad итн.;

Третиот тип на производители на BMS се оние со долгогодишно искуство во технологијата за енергетска електроника и имаат тимови за истражување и развој со универзитетски или поврзани претпријатија, како што се Eternal Electronics, Hangzhou Gaote Electronics, Xie Neng Technology и Kegong Electronics.

За разлика од BMS на батерии за напојување, во кој главно доминираат производителите на терминални возила, се чини дека крајните корисници на батериите за складирање енергија немаат потреба или конкретни активности да учествуваат во истражувањето и развојот и производството на BMS.Исто така, малку е веројатно дека ќе потрошат многу пари и енергија за да развијат системи за управување со батерии од големи размери.Затоа, може да се смета дека на индустријата BMS батерии за складирање енергија и недостасува важен играч со апсолутни предности, оставајќи огромен простор за развој и имагинација за производителите и продавачите на батерии кои се фокусираат на BMS за складирање енергија.Доколку се воспостави пазарот за складирање енергија, тој ќе им даде на производителите на батерии и професионалните производители на BMS многу простор за развој и помала конкурентна отпорност.

Во моментов, има релативно малку професионални производители на BMS фокусирани на развојот на BMS за складирање енергија, главно поради фактот што пазарот за складирање енергија е сè уште во зародиш и сè уште има многу сомнежи за идниот развој на складирање енергија на пазарот.Затоа, повеќето производители немаат развиено BMS поврзано со складирање на енергија.Во реалното деловно опкружување, има и производители кои купуваат батерии за електрични возила BMS за употреба како BMS за батерии за складирање енергија.Се верува дека во иднина, професионалните производители на електрични возила BMS, исто така, веројатно ќе станат важен дел од добавувачите на BMS што се користат во големи проекти за складирање енергија.

Во оваа фаза, постои недостаток на униформни стандарди за BMS обезбедени од различни добавувачи на системи за складирање енергија.Различни производители имаат различни дизајни и дефиниции за BMS, а во зависност од различните батерии со кои се компатибилни, алгоритмот SOX, технологијата за изедначување и содржината на податоци за комуникација може да се разликуваат.Во практичната примена на BMS, ваквите разлики ќе ги зголемат трошоците за примена и ќе бидат штетни за индустрискиот развој.Затоа, стандардизацијата и модуларизацијата на BMS исто така ќе биде важна развојна насока во иднина.