Батареяны басқару жүйесі дегеніміз не?

Анықтама

Батареяны басқару жүйесі (BMS) – кернеу мен токтың мақсатты диапазонын белгілі бір уақытқа жеткізуді қамтамасыз ету үшін жол х бағаналы матрицалық конфигурацияда электрлік түрде ұйымдастырылған аккумулятор ұяшықтарының жинағы болып табылатын аккумулятор жинағын бақылауға арналған технология. күтілетін жүктеме сценарийлері.BMS қамтамасыз ететін қадағалау әдетте мыналарды қамтиды:

• Батареяны бақылау
• Батареяны қорғауды қамтамасыз ету
• Батареяның жұмыс күйін бағалау
• Батарея өнімділігін үнемі оңтайландыру
• Сыртқы құрылғыларға жұмыс күйін хабарлау

Мұнда «батарея» термині бүкіл пакетті білдіреді;дегенмен, бақылау және басқару функциялары жеке ұяшықтарға немесе жалпы батарея жинағындағы модульдер деп аталатын ұяшықтар топтарына арнайы қолданылады.Литий-ионды қайта зарядталатын ұяшықтар энергияның ең жоғары тығыздығына ие және ноутбуктерден бастап электр көліктеріне дейін көптеген тұтынушылық өнімдерге арналған аккумулятор жинақтары үшін стандартты таңдау болып табылады.Олар керемет жұмыс істегенімен, әдетте қауіпсіз жұмыс аймағынан (SOA) тыс жерде жұмыс істесе, олар батареяның өнімділігін бұзудан бастап тікелей қауіпті салдарға дейін өте кешірімсіз болуы мүмкін.BMS, әрине, күрделі жұмыс сипаттамасына ие және оның жалпы күрделілігі мен қадағалауды қамтамасыз ету электрлік, цифрлық, басқарушылық, жылулық және гидравликалық сияқты көптеген пәндерді қамтуы мүмкін.

Батареяны басқару жүйелері қалай жұмыс істейді?

Батареяны басқару жүйелерінде қабылдануы тиіс белгіленген немесе бірегей критерийлер жиынтығы жоқ.Технологияны жобалау көлемі мен іске асырылатын мүмкіндіктер әдетте мыналармен сәйкес келеді:

• Батарея жинағының құны, күрделілігі және өлшемі
• Батареяны қолдану және кез келген қауіпсіздік, қызмет ету мерзімі және кепілдік мәселелері
• Функционалдық қауіпсіздік шаралары жеткіліксіз болған жағдайда шығындар мен айыппұлдар маңызды болып табылатын әртүрлі мемлекеттік ережелердің сертификаттау талаптары

Батарея жинағын қорғауды басқару және сыйымдылықты басқару екі маңызды мүмкіндік болып табылатын көптеген BMS дизайн мүмкіндіктері бар.Біз осы екі мүмкіндіктің қалай жұмыс істейтінін осы жерде талқылаймыз.Батарея жинағын қорғауды басқарудың екі негізгі алаңы бар: SOA-дан тыс пайдалану арқылы батареяның зақымдалуына жол бермеуді білдіретін электрлік қорғаныс және буманы сақтау немесе оның SOA-ға енгізу үшін пассивті және/немесе белсенді температураны бақылауды қамтитын термиялық қорғаныс.

Электрлік басқару қорғанысы: ток

Батарея жинағының тогын және ұяшық немесе модуль кернеулерін бақылау электрлік қорғанысқа апаратын жол болып табылады.Кез келген батарея ұяшығының электрлік SOA ток пен кернеумен байланысты.1-суретте әдеттегі литий-ионды ұяшық SOA суреттелген және жақсы жобаланған BMS өндірушінің ұяшық рейтингтерінен тыс жұмыс істеуге жол бермеу арқылы буманы қорғайды.Көптеген жағдайларда батареяның қызмет ету мерзімін ұзарту мақсатында SOA қауіпсіз аймағында тұру үшін қосымша детинг қолданылуы мүмкін.

Литий-ионды ұяшықтардың зарядтауға арналған ток шектеулері разрядқа қарағанда әртүрлі және екі режим де қысқа уақыт аралығында болса да жоғары шыңдық токтарды өңдей алады.Батарея ұяшықтарын өндірушілер әдетте максималды үздіксіз зарядтау және зарядсыздандыру ток шектерін, сонымен қатар ең жоғары зарядтау және зарядсыздандыру ток шектерін белгілейді.Ток қорғанысын қамтамасыз ететін BMS, әрине, максималды үздіксіз токты қолданады.Дегенмен, бұл жүктеме жағдайларының кенеттен өзгеруін есепке алу үшін алдын ала болуы мүмкін;мысалы, электр көлігінің күрт үдеуін.BMS қол жетімді токты азайту немесе жиынтық токты толығымен үзу туралы шешім қабылдай отырып, токты біріктіру және дельта уақытынан кейін ең жоғары ток бақылауын қамтуы мүмкін.Бұл BMS-ке кез келген тұрақты сақтандырғыштардың назарын аудармаған қысқа тұйықталу жағдайы сияқты төтенше ток шыңдарына дерлік дерлік сезімталдыққа ие болуға мүмкіндік береді, бірақ сонымен бірге олар шамадан тыс болмаса, жоғары шың талаптарын кешіреді. ұзақ.

Электрлік басқаруды қорғау: Кернеу

2-суретте литий-иондық ұяшық белгілі бір кернеу диапазонында жұмыс істеуі керек екенін көрсетеді.Бұл SOA шекаралары сайып келгенде, таңдалған литий-иондық жасушаның ішкі химиясымен және кез келген уақыттағы жасушалардың температурасымен анықталады.Сонымен қатар, кез келген аккумулятор жинағында жүктеме сұранысына байланысты зарядсыздану және әртүрлі қуат көздерінен зарядталатын ток циклінің айтарлықтай көлемін бастан кешіретіндіктен, бұл SOA кернеуінің шектеулері батареяның қызмет ету мерзімін оңтайландыру үшін әдетте одан әрі шектеледі.BMS бұл шектеулердің не екенін білуі керек және осы шектерге жақындыққа негізделген шешімдерді қабылдайды.Мысалы, жоғары кернеу шегіне жақындағанда, BMS зарядтау тогын біртіндеп азайтуды сұрауы мүмкін немесе шекке жеткен жағдайда зарядтау тогын толығымен тоқтатуды сұрауы мүмкін.Дегенмен, бұл шектеу, әдетте, өшіру шегі туралы бақылау дауларының алдын алу үшін қосымша ішкі кернеу гистерезисі ойларымен бірге жүреді.Екінші жағынан, төменгі кернеу шегіне жақындаған кезде, BMS негізгі белсенді бұзушы жүктемелерден олардың ағымдағы талаптарын азайтуды сұрайды.Электрлік көлік жағдайында бұл тартқыш қозғалтқыш үшін рұқсат етілген моментті азайту арқылы жүзеге асырылуы мүмкін.Әрине, BMS тұрақты зақымдануды болдырмау үшін аккумулятор жинағын қорғай отырып, жүргізушінің қауіпсіздігін қамтамасыз етуі керек.

Жылумен басқару қорғанысы: Температура

Номиналды құны бойынша литий-ионды ұяшықтардың кең температуралық жұмыс диапазоны бар сияқты көрінуі мүмкін, бірақ жалпы батарея сыйымдылығы төмен температурада азаяды, себебі химиялық реакция жылдамдығы айтарлықтай баяулайды.Төмен температурадағы мүмкіндіктеріне қатысты олар қорғасын-қышқыл немесе NiMh батареяларына қарағанда әлдеқайда жақсы жұмыс істейді;дегенмен, температураны басқару өте маңызды, өйткені 0 °C (32 °F) төмен зарядтау физикалық қиындық тудырады.Металл литиймен қаптау құбылысы мұздатудан төмен зарядтау кезінде анодта пайда болуы мүмкін.Бұл тұрақты зақым және сыйымдылықтың төмендеуіне әкеліп қана қоймайды, сонымен қатар діріл немесе басқа күйзеліс жағдайларына ұшыраған жасушалар істен шығуға осал болады.BMS жылыту және салқындату арқылы батарея жинағының температурасын басқара алады.

Іске асырылған жылуды басқару толығымен аккумулятор жинағының өлшемі мен құнына және өнімділік мақсаттарына, BMS дизайн критерийлеріне және мақсатты географиялық аймақты (мысалы, Аляскаға қарсы Гавайи) қарастыруды қамтуы мүмкін өнім бірлігіне байланысты.Қыздырғыш түріне қарамастан, әдетте сыртқы айнымалы ток қуат көзінен немесе қажет кезде қыздырғышты басқаруға арналған балама тұрақты батареядан энергия алу тиімдірек.Дегенмен, егер электр жылытқышында қарапайым ток күші болса, негізгі батарея жинағындағы энергия өзін қыздыру үшін соруға болады.Егер термиялық гидравликалық жүйе іске асырылса, онда салқындатқышты жылыту үшін электр жылытқышы пайдаланылады, ол айдалады және буманың бүкіл жинағы бойынша таратылады.

BMS жобалау инженерлерінің жылу энергиясын қаптамаға ағызу үшін дизайн саудасының айлалары бар.Мысалы, қуатты басқаруға арналған BMS ішіндегі әртүрлі қуат электроникасын қосуға болады.Тікелей жылыту сияқты тиімді болмаса да, оны қарамастан пайдалануға болады.Салқындату әсіресе литий-ионды батареялар жинағының өнімділігін жоғалтуды азайту үшін өте маңызды.Мысалы, берілген батарея 20°C температурада оңтайлы жұмыс істеуі мүмкін;егер қаптама температурасы 30°C дейін көтерілсе, оның өнімділігі 20%-ға дейін төмендеуі мүмкін.Егер бума 45°C (113°F) температурада үздіксіз зарядталып, қайта зарядталса, өнімділік жоғалуы 50%-ға дейін көтерілуі мүмкін.Сондай-ақ, батареяның қызмет ету мерзімі, әсіресе жылдам зарядтау және зарядсыздандыру циклдары кезінде үнемі шамадан тыс жылу пайда болуына ұшыраса, мерзімінен бұрын ескіруі және тозуы мүмкін.Салқындату әдетте екі әдіспен жүзеге асырылады, пассивті немесе белсенді және екі әдісті де қолдануға болады.Пассивті салқындату батареяны салқындату үшін ауа ағынының қозғалысына негізделген.Электрлік көлік жағдайында бұл оның жай ғана жолмен жүріп келе жатқанын білдіреді.Дегенмен, ол көрінгеннен де күрделірек болуы мүмкін, өйткені ауа жылдамдығының сенсорлары ауа ағынын барынша арттыру үшін дефлекторлық ауа бөгеттерін стратегиялық түрде автоматты түрде реттеу үшін біріктірілуі мүмкін.Температурамен басқарылатын белсенді желдеткішті орнату төмен жылдамдықта немесе көлік тоқтаған кезде көмектесе алады, бірақ мұның барлығы тек қорапты қоршаған орта температурасымен теңестіру ғана.Ыстық күн болған жағдайда, бұл пакеттің бастапқы температурасын арттыруы мүмкін.Жылу гидравликалық белсенді салқындату қосымша жүйе ретінде жобалануы мүмкін және әдетте құбырлар/шлангілер, тарату коллекторлары, көлденең ағынды жылу алмастырғыш (радиатор) арқылы электр қозғалтқышымен басқарылатын сорғы арқылы айналымда көрсетілген қоспа қатынасы бар этиленгликоль салқындатқышын пайдаланады. , және салқындатқыш пластина батарея жинағы жинағына қарсы тұрады.BMS пакеттегі температураларды бақылайды және оңтайлы батарея өнімділігін қамтамасыз ету үшін жалпы батареяның температурасын тар температура диапазонында ұстау үшін әртүрлі клапандарды ашады және жабады.

Сыйымдылықты басқару

Батарея жинағының сыйымдылығын арттыру BMS қамтамасыз ететін батарея өнімділігінің ең маңызды мүмкіндіктерінің бірі болып табылады.Бұл техникалық қызмет көрсету орындалмаса, батарея жинағы ақыры өзін жарамсыз етуі мүмкін.Мәселенің түпкі мәні мынада: аккумулятор жинағы «стек» (ұяшықтардың сериялық массиві) мүлдем тең емес және ішкі ағып кету немесе өздігінен разряд жылдамдығы аздап ерекшеленеді.Ағып кету өндіруші ақауы емес, батареяның химиялық сипаттамасы болып табылады, бірақ ол өндіріс процесінің минуттық өзгерістерінен статистикалық түрде әсер етуі мүмкін.Бастапқыда батарея жинағында жақсы сәйкес келетін ұяшықтар болуы мүмкін, бірақ уақыт өте келе ұяшықтар арасындағы ұқсастық тек өздігінен разрядқа байланысты емес, сонымен қатар зарядтау/разряд циклі, жоғары температура және күнтізбенің жалпы қартаюына байланысты одан әрі нашарлайды.Осыны түсінгеннен кейін, литий-иондық жасушалар керемет жұмыс істейді, бірақ тығыз SOA-дан тыс жұмыс істесе, кешірімсіз болуы мүмкін екендігі туралы талқылауды еске түсіріңіз.Біз литий-иондық жасушалар шамадан тыс зарядтаумен жақсы жұмыс істемейтіндіктен, қажетті электр қорғанысы туралы бұрын білдік.Толық зарядталғаннан кейін олар басқа токты қабылдай алмайды және оған итерілген кез келген қосымша энергия ыстықта ауысады, кернеу тез көтерілуі мүмкін, мүмкін қауіпті деңгейге дейін.Бұл жасуша үшін сау жағдай емес және ол жалғаса берсе, тұрақты зақым мен қауіпті жұмыс жағдайларын тудыруы мүмкін.

Батарея жинағы сериясының ұяшықтары жиыны жалпы жинақ кернеуін анықтайды және көрші ұяшықтар арасындағы сәйкессіздік кез келген жинақты зарядтауға әрекет жасағанда дилемма тудырады.3-сурет неге бұлай болғанын көрсетеді.Егер ұяшықтардың мінсіз теңдестірілген жиынтығы болса, барлығы жақсы, өйткені әрқайсысы бірдей зарядталады және 4,0 кернеудің жоғарғы шегіне жеткенде зарядтау тогын өшіруге болады.Дегенмен, теңгерілмеген сценарийде жоғарғы ұяшық зарядтау шегіне ерте жетеді және басқа негізгі ұяшықтар толық қуатқа зарядталмай тұрып, зарядтау тогын аяқтау үшін тоқтату керек.

BMS - бұл күнді немесе батарея жинағын үнемдейтін және бұл жағдайда.Мұның қалай жұмыс істейтінін көрсету үшін негізгі анықтаманы түсіндіру керек.Белгілі бір уақытта ұяшықтың немесе модульдің зарядталған күйі (SOC) толық зарядталған кездегі жалпы зарядқа қатысты қол жетімді зарядқа пропорционал.Осылайша, 50% SOC деңгейінде тұратын аккумулятор оның 50% зарядталғанын білдіреді, бұл жанармай өлшеуіш көрсеткішіне ұқсас.BMS сыйымдылығын басқару - бұл бума жинағындағы әрбір стекке SOC вариациясын теңестіру.SOC тікелей өлшенетін шама болмағандықтан, оны әртүрлі әдістермен бағалауға болады, ал теңгерімдеу схемасының өзі әдетте пассивті және белсенді екі негізгі категорияға бөлінеді.Тақырыптардың көптеген нұсқалары бар және әр түрдің жақсы және жаман жақтары бар.Берілген батарея жинағы мен оны қолдану үшін қайсысы оңтайлы екенін BMS жобалау инженері шешеді.Пассивті теңдестіру – ең оңай іске асыру, сонымен қатар жалпы теңгерімдеу тұжырымдамасын түсіндіру.Пассивті әдіс стектегі әрбір ұяшыққа ең әлсіз ұяшық сияқты зарядталған сыйымдылыққа ие болуға мүмкіндік береді.Салыстырмалы түрде төмен токты пайдалана отырып, ол зарядтау циклі кезінде жоғары SOC ұяшықтарынан энергияның аз мөлшерін тасымалдайды, осылайша барлық ұяшықтар максималды SOC деңгейіне дейін зарядталады.4-сурет мұны BMS қалай орындайтынын көрсетеді.Ол әрбір ұяшықты бақылайды және әрбір ұяшыққа параллель транзисторлық қосқышты және сәйкес өлшемді разряд резисторын пайдаланады.BMS берілген ұяшықтың заряд шегіне жақындағанын сезгенде, ол айналасындағы артық токты жоғарыдан төменге қарай төмендегі келесі ұяшыққа бағыттайды.

Теңестіру процесінің соңғы нүктелері, бұрын және кейін, 5-суретте көрсетілген. Қысқаша айтқанда, BMS жинақтағы ұяшыққа немесе модульге келесі жолдардың бірімен жинақ токынан басқа зарядтау тогын көруге мүмкіндік беру арқылы батареялар жинағын теңестіреді:

• Ең көп зарядталған ұяшықтардан зарядты алып тастау, бұл шамадан тыс зарядталудың алдын алу үшін қосымша зарядтау тогы үшін бос орын береді және аз зарядталған ұяшықтарға көбірек зарядтау тогын алуға мүмкіндік береді.
• Зарядтау тогының бір бөлігін немесе барлығын дерлік ең көп зарядталған ұяшықтардың айналасында қайта бағыттау, осылайша аз зарядталған ұяшықтарға ұзақ уақыт бойы зарядтау тоғын алуға мүмкіндік береді.

Батареяны басқару жүйелерінің түрлері

Батареяны басқару жүйелері қарапайымнан күрделіге дейін ауытқиды және «батареяны күту» туралы негізгі директивасына жету үшін әртүрлі технологиялардың кең ауқымын қамтуы мүмкін.Дегенмен, бұл жүйелерді топологиясы негізінде жіктеуге болады, бұл олардың батарея жинағындағы ұяшықтарға немесе модульдерге орнату және жұмыс істеу әдісіне қатысты.

Орталықтандырылған BMS архитектурасы

Батарея жинағында бір орталық BMS бар.Батареялардың барлық пакеттері орталық BMS-ге тікелей қосылған.Орталықтандырылған БМЖ құрылымы 6-суретте көрсетілген. Орталықтандырылған БМЖ кейбір артықшылықтарға ие.Ол неғұрлым ықшам және ол ең үнемді болып табылады, өйткені бір ғана BMS бар.Дегенмен, орталықтандырылған BMS-тің кемшіліктері бар.Барлық батареялар BMS-ге тікелей қосылғандықтан, BMS барлық батарея пакеттерімен қосылу үшін көптеген порттарды қажет етеді.Бұл үлкен аккумуляторлық жинақтардағы көптеген сымдар, кабельдер, қосқыштар және т.б., бұл ақауларды жоюды да, техникалық қызмет көрсетуді де қиындатады.

Модульдік BMS топологиясы

Орталықтандырылған іске асыруға ұқсас, BMS бірнеше қайталанатын модульдерге бөлінеді, олардың әрқайсысында арнайы сымдар жинағы және батареялар жинағының көрші тағайындалған бөлігіне қосылымдар бар.7-суретті қараңыз. Кейбір жағдайларда бұл BMS ішкі модульдері негізгі BMS модулінің бақылауында болуы мүмкін, оның функциясы ішкі модульдердің күйін бақылау және перифериялық жабдықпен байланысу болып табылады.Қайталанатын модульдіктің арқасында ақауларды жою және техникалық қызмет көрсету оңайырақ, ал үлкенірек батарея жинақтарына кеңейту оңай.Кемшілігі - жалпы шығындар сәл жоғары және қолданбаға байланысты қайталанатын пайдаланылмаған функционалдық болуы мүмкін.

Бастапқы/Бағыныңқы BMS

Концептуалды түрде модульдік топологияға ұқсас, алайда, бұл жағдайда бағындылар тек өлшеу ақпаратын берумен шектеледі, ал шебер есептеу мен басқаруға, сондай-ақ сыртқы байланысқа арналған.Сонымен, модульдік түрлер сияқты, шығындар төмен болуы мүмкін, өйткені құлдардың функционалдығы қарапайымырақ болады, мүмкін үстеме шығындар аз және пайдаланылмайтын мүмкіндіктер аз.

Бөлінген BMS архитектурасы

Басқа топологиялардан айтарлықтай ерекшеленеді, мұнда электронды аппараттық және бағдарламалық жасақтама ұяшықтарға жалғанған сымдар арқылы байланысатын модульдерге инкапсулирленген.Бөлінген BMS тікелей бақыланатын ұяшыққа немесе модульге орналастырылған басқару тақтасындағы барлық электрондық жабдықты біріктіреді.Бұл бірнеше сенсорлық сымдарға және көрші BMS модульдері арасындағы байланыс сымдарына кабельдің негізгі бөлігін жеңілдетеді.Демек, әрбір BMS дербес және қажет болған жағдайда есептеулер мен коммуникацияларды өңдейді.Дегенмен, осы көрінетін қарапайымдылыққа қарамастан, бұл біріктірілген пішін ақаулықтарды жою және техникалық қызмет көрсетуді ықтимал проблемалы етеді, өйткені ол қалқан модулі жинағының тереңінде орналасқан.Батареяның жалпы құрылымында BMS көп болғандықтан, шығындар да жоғары болады.

Батареяны басқару жүйелерінің маңыздылығы

Функционалдық қауіпсіздік BMS-те ең маңызды болып табылады.Зарядтау және разрядтау кезінде бақылау бақылауындағы кез келген ұяшықтың немесе модульдің кернеуінің, токтың және температурасының SOA белгіленген шектен асып кетуіне жол бермеу өте маңызды.Егер шектеулер ұзақ уақыт бойы асып кетсе, әлеуетті қымбат батарея жинағы бұзылып қана қоймайды, сонымен қатар қауіпті термиялық қашу жағдайлары туындауы мүмкін.Сонымен қатар, литий-иондық элементтерді қорғау және функционалдық қауіпсіздік үшін кернеудің төменгі шекті шектері де қатаң бақыланады.Егер литий-ионды аккумулятор осы төмен вольтты күйде қалса, мыс дендриттері сайып келгенде анодта өсуі мүмкін, бұл өздігінен разряд жылдамдығының жоғарылауына және ықтимал қауіпсіздік мәселелерін тудыруы мүмкін.Литий-ионды қуатпен жұмыс істейтін жүйелердің жоғары энергия тығыздығы батареяны басқару қатесіне аз орын қалдыратын бағамен келеді.BMS және литий-ионды жақсартулардың арқасында бұл бүгінгі күні қол жетімді ең табысты және қауіпсіз батарея химияларының бірі.

Батарея жинағының өнімділігі BMS-тің келесі ең маңызды ерекшелігі болып табылады және бұл электрлік және жылуды басқаруды қамтиды.Батареяның жалпы сыйымдылығын электрлік тұрғыдан оңтайландыру үшін бумадағы барлық ұяшықтарды теңестіру қажет, бұл барлық жинақтағы көрші ұяшықтардың SOC шамамен эквивалентті екенін білдіреді.Бұл өте маңызды, өйткені оңтайлы батарея сыйымдылығын жүзеге асыруға ғана емес, жалпы деградацияның алдын алуға көмектеседі және әлсіз ұяшықтарды шамадан тыс зарядтаудан ықтимал ыстық нүктелерді азайтады.Литий-ионды батареялар төмен кернеу шегінен төмен разрядтан аулақ болуы керек, себебі бұл жад әсерлеріне және қуаттың айтарлықтай жоғалуына әкелуі мүмкін.Электрохимиялық процестер температураға өте сезімтал, ал батареялар ерекшелік емес.Қоршаған ортаның температурасы төмендегенде, сыйымдылық пен қол жетімді батарея қуаты айтарлықтай төмендейді.Демек, BMS электрлік көліктің аккумулятор жинағының сұйық салқындату жүйесінде орналасқан сыртқы желілік жылытқышты немесе тікұшақ немесе басқа құрылғының ішінде орнатылған пакет модульдерінің астына орнатылған резиденттік қыздырғыш тақталарды қосуы мүмкін. ұшақ.Оған қоса, салқын литий-иондық ұяшықтарды зарядтау батареяның қызмет ету мерзіміне зиян келтіретіндіктен, алдымен батарея температурасын жеткілікті түрде көтеру маңызды.Литий-ионды жасушалардың көпшілігі 5°C-тан төмен болғанда жылдам зарядталмайды және 0°C-тан төмен болғанда мүлдем зарядталмауы керек.Әдеттегі операциялық пайдалану кезінде оңтайлы өнімділік үшін BMS термиялық басқару батареяның Goldilocks жұмысының тар аймағында (мысалы, 30 – 35°C) жұмыс істеуін жиі қамтамасыз етеді.Бұл өнімділікті қорғайды, қызмет мерзімін ұзартады және салауатты, сенімді батарея жинағын қамтамасыз етеді.

Батареяны басқару жүйелерінің артықшылықтары

Көбінесе BESS деп аталатын толық батарея қуатын сақтау жүйесі қолданбаға байланысты стратегиялық түрде біріктірілген ондаған, жүздеген немесе тіпті мыңдаған литий-иондық жасушалардан тұруы мүмкін.Бұл жүйелердің кернеуі 100 В-тан төмен болуы мүмкін, бірақ 800 В-қа дейін жоғары болуы мүмкін, қоректендіру токтары 300 А немесе одан да жоғары болуы мүмкін.Жоғары вольтты қорапты кез келген дұрыс басқару өмірге қауіп төндіретін, апатты апатты тудыруы мүмкін.Демек, BMS қауіпсіз жұмысты қамтамасыз ету үшін өте маңызды.BMS артықшылықтарын төмендегідей қорытындылауға болады.

• Функционалдық қауіпсіздік.Үлкен форматты литий-ионды аккумулятор жинақтары үшін бұл өте сақтық пен маңызды.Бірақ, мысалы, ноутбуктерде қолданылатын кішірек пішімдердің өртеніп, орасан зор зиян келтіретіні белгілі болды.Литий-ионды қуат жүйелері бар өнімдерді пайдаланушылардың жеке қауіпсіздігі батареяны басқару қатесіне аз орын қалдырады.
• Өмір сүру ұзақтығы және сенімділік.Электрлік және жылулық батареялар жинағын қорғауды басқару барлық ұяшықтардың SOA талаптарына сәйкес пайдаланылуын қамтамасыз етеді.Бұл мұқият бақылау жасушалардың агрессивті пайдаланудан және жылдам зарядтау мен зарядсыздану циклінен қорғалуын қамтамасыз етеді және сөзсіз көптеген жылдар бойы сенімді қызмет көрсетуді қамтамасыз ететін тұрақты жүйеге әкеледі.
• Өнімділік және ауқым.BMS батарея жинағының сыйымдылығын басқару, мұнда ұяшықтар арасындағы теңдестіру орам жинағы бойынша іргелес ұяшықтардың SOC деңгейін теңестіру үшін қолданылады, батареяның оңтайлы сыйымдылығын жүзеге асыруға мүмкіндік береді.Өздігінен разряд, зарядтау/разряд циклі, температура әсерлері және жалпы қартаюдағы өзгерістерді есепке алу үшін осы BMS мүмкіндігі болмаса, батарея жинағы сайып келгенде өзін жарамсыз етуі мүмкін.
• Диагностика, деректерді жинау және сыртқы байланыс.Бақылау тапсырмалары барлық батарея ұяшықтарын үздіксіз бақылауды қамтиды, мұнда деректерді тіркеу диагностика үшін өздігінен пайдаланылуы мүмкін, бірақ көбінесе жинақтағы барлық ұяшықтардың SOC мәнін бағалау үшін есептеу тапсырмасына арналған.Бұл ақпарат теңдестіру алгоритмдері үшін пайдаланылады, бірақ бірге қол жетімді тұрақты энергияны көрсету, ағымдағы пайдалану негізінде күтілетін ауқымды немесе ауқымды/өмір сүру уақытын бағалау және батарея жинағының күйін қамтамасыз ету үшін сыртқы құрылғылар мен дисплейлерге жіберуге болады.
• Құны мен кепілдікті төмендету.BESS жүйесіне BMS енгізу шығындарды арттырады, ал аккумуляторлық жинақтар қымбат және ықтимал қауіпті.Жүйе неғұрлым күрделі болса, қауіпсіздік талаптары соғұрлым жоғары болады, нәтижесінде BMS бақылауының көбірек болуы қажет.Бірақ функционалдық қауіпсіздікке, қызмет ету мерзіміне және сенімділігіне, өнімділігі мен ауқымына, диагностикасына және т.б. қатысты BMS қорғау және профилактикалық қызмет көрсету оның жалпы шығындарды, соның ішінде кепілдікке қатысты шығындарды азайтатынына кепілдік береді.

Батареяны басқару жүйелері және синопсисі

Модельдеу BMS дизайны үшін құнды одақтас болып табылады, әсіресе аппараттық құралдарды әзірлеу, прототиптеу және тестілеу кезінде дизайн мәселелерін зерттеу және шешу үшін қолданылған кезде.Ойнауда дәл литий-ионды ұяшық үлгісімен BMS архитектурасының имитациялық моделі виртуалды прототип ретінде танылған орындалатын спецификация болып табылады.Сонымен қатар, модельдеу батарея мен қоршаған ортаның әртүрлі жұмыс сценарийлеріне қарсы BMS бақылау функцияларының нұсқаларын ауыртпалықсыз зерттеуге мүмкіндік береді.Іске асыру мәселелерін өте ерте анықтауға және зерттеуге болады, бұл өнімділік пен функционалдық қауіпсіздікті жақсартуларды нақты аппараттық құрал прототипіне енгізу алдында тексеруге мүмкіндік береді.Бұл әзірлеу уақытын қысқартады және бірінші аппараттық құрал прототипінің сенімді болуын қамтамасыз етеді.Оған қоса, ең нашар жағдай сценарийлерін қоса, көптеген аутентификация сынақтарын физикалық шынайы ендірілген жүйелік қолданбаларда орындаған кезде BMS және батарея жинағында жүргізуге болады.

Synopsys SaberRDBMS және аккумуляторлар жинағын жобалау мен әзірлеуге қызығушылық танытатын инженерлерге мүмкіндік беру үшін кең электрлік, цифрлық, басқару және жылу гидравликалық үлгі кітапханаларын ұсынады.Көптеген электрондық құрылғылар мен батареяның әртүрлі химия түрлері үшін негізгі деректер кестесінің сипаттамалары мен өлшем қисықтарынан үлгілерді жылдам жасау үшін құралдар қол жетімді.Статистикалық, кернеу және ақаулық талдаулары жалпы BMS сенімділігін қамтамасыз ету үшін шекаралық аумақтарды қоса алғанда, жұмыс аймағының спектрлері бойынша тексеруге мүмкіндік береді.Сонымен қатар, пайдаланушыларға жобаны жылдам бастауға және модельдеуден қажетті жауаптарға жылдам жетуге мүмкіндік беретін көптеген дизайн мысалдары ұсынылады.