Selvom lithium-ion-batterier har højeste energitæthed, kan de være sårbare over for forhold, der kan beskadige batteripakken. Det er derfor, vi har brug for et batteristyringssystem for at forhindre sådanne skadelige forhold.
Definition
EN batteristyringssystem (BMS) er et elektronisk kredsløb, der overvåger og regulerer opladning og afladning af et genopladeligt batteri.
Det sikrer, at batteriet fungerer inden for sikkerhedsgrænser, hvilket er afgørende for batteriets ydeevne og levetid.
Typer af batteristyringssystemer
Batteristyringssystemer spænder fra simple til komplekse, og omfatter forskellige teknologier til pleje af batterier. Disse systemer kan kategoriseres efter deres topologi – hvordan de er installeret og fungerer på tværs af batteripakkens celler eller moduler.
Centraliseret BMS-arkitektur
En centraliseret BMS i en batteripakke giver fordele, såsom at være mere kompakt og økonomisk.
Det har dog også ulemper.
Med alle batterier direkte tilsluttet, kræver BMS adskillige porte, hvilket fører til komplekse ledninger og kabler i stor batteripakke. Dette komplicerer fejlfinding og vedligeholdelse.
Modulær BMS-topologi
For denne type BMS er systemet opdelt i duplikerede moduler, der hver er forbundet til en tildelt del af batteristakken.
Et primært BMS-modul kan overvåge undermoduler, overvåge deres status og kommunikere med andet udstyr. Denne duplikerede modularitet forenkler fejlfinding, vedligeholdelse og udvidelse til større batteripakker.
Denne tilgang øger dog de samlede omkostninger en smule og kan resultere i duplikeret ubrugt funktionalitet, afhængigt af applikationen.
Primær/underordnet BMS
I lighed med modulær topologi videresender slaver i dette tilfælde primært måleinformation, mens masteren håndterer beregning, kontrol og ekstern kommunikation.
Slavefunktionaliteten er enklere, hvilket potentielt reducerer omkostningerne på grund af mindre overhead og færre ubrugte funktioner, som med modulære typer.
Distribueret BMS-arkitektur
Distribuerede BMS-design adskiller sig fra andre topologier.
De inkorporerer al elektronisk hardware på et styrekort placeret direkte på den overvågede celle eller modul. Dette reducerer kabling til nogle få sensorer og kommunikationsledninger mellem BMS-moduler. Hver BMS er mere selvstændig og håndterer beregninger og kommunikation efter behov.
Denne integrerede form kan dog gøre fejlfinding og vedligeholdelse vanskeligere, da BMS'en ligger inde i et afskærmet modul.
Omkostningerne er også højere på grund af det øgede antal BMS-enheder i batteripakken.
Hvad er funktionen af et batteristyringssystem?
Batteristyringssystemet overvåger og styrer battericelleparametrene, måler strøm, spænding og temperatur baseret på systemkrav. Den afbalancerer celler og beregner batteriets ladetilstand (SoC) og sundhedstilstand (SoH).
BMS forhindrer overspænding, overtemperatur og andre risici ved at kontrollere opladnings- og afladningsprocesser. Det er afgørende for at sikre både batteri- og brugersikkerhed.
Kommunikationsfunktionen transmitterer signaler mellem interne BMS-komponenter og eksterne enheder. En BMS kan vise data på dashboards eller menneske-maskine-grænseflader (HMI'er). Tilslutninger med opladere, enten integrerede eller separate, kan være kablede eller trådløse.
Hvorfor et batteristyringssystem er vigtigt for lithium-ion-batterier
Lithium-ion batteries have a flammable liquid electrolyte, so they must operate optimally and within safety limits to prevent fires.
How Does a Battery Management System Work?
The battery management system, connected to sensors, monitors each cell’s voltage, current, and temperature. It analyzes the data to ensure the cells operate within set parameters and takes action to resolve issues.
The BMS controls the cooling system to lower battery pack temperature if cells overheat. It also balances the cells by transferring energy between them to maintain equal voltages.
The BMS logs data to assess the energy entering and exiting the battery pack and overall health. Lithium-ion batteries use this data to detect when the battery is drained and then shut down. This is why they don’t exhibit the same dying signs as lead-acid batteries, but simply turn off.
What are the Benefits of a Battery Management System?
BMS benefits include:
- Functional safety especially for large lithium-ion battery packs, preventing fires and damage
- Extending battery lifespan and reliability by managing cells within safe operating limits
- Optimizing battery performance and range through cell balancing
- Providing diagnostics, data collection, and communication on battery status
- Reducing overall costs and warranty claims by protecting the battery system
Protections Offered By a Battery Management System
The protections of a battery management system is as below:
Under and Over-Voltage
The BMS protects lithium-ion battery cells from damage caused by overcharging (cell voltage getting too high) or over-discharging (cell voltage getting too low). It prevents under and over-voltage situations that could harm the battery.
Temperature Extremes
Lithium-ion battery safety and stability depend on temperature control. Exceeding critical limits can cause termisk flugt and unextinguishable fires.
The BMS monitors temperature, controls cooling fans, and can shut down cells to maintain proper conditions.
Protection from Shorts
Thermal runaway can also occur due to internal and external shorts.
Therefore, protection from shorts is a vital part of a battery management system.
Holo Battery Built-In Battery Management System
Holo Battery offers custom BMS options to protect against common battery failure causes like short circuits, high currents, temperature extremes, and voltage issues.
Our BMS come in various sizes to fit your setup, and they optimize battery life and provide performance data.
Whether powering small devices or large energy systems, we provide reliable, user-friendly BMS solutions.
Konklusion
Lithium-ion batteries offer many benefits, but require monitoring, management, and balancing to ensure safety and optimal longevity. The battery management system is key, keeping batteries operating safely and efficiently so you can use them with confidence.
Relateret artikel:
