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
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-batterier har en brændbar flydende elektrolyt, så de skal fungere optimalt og inden for sikkerhedsgrænser for at forhindre brand.
Hvordan fungerer et batteristyringssystem?
Batteristyringssystemet, der er forbundet med sensorer, overvåger hver celles spænding, strøm og temperatur. Den analyserer dataene for at sikre, at cellerne fungerer inden for de fastsatte parametre, og skrider til handling for at løse problemer.
BMS styrer kølesystemet for at sænke batteripakkens temperatur, hvis cellerne overophedes. Det balancerer også cellerne ved at overføre energi mellem dem for at opretholde ens spændinger.
BMS logger data for at vurdere den energi, der kommer ind og ud af batteripakken og den generelle sundhed. Lithium-ion-batterier bruger disse data til at registrere, hvornår batteriet er afladet, og derefter lukkes ned. Dette er grunden til, at de ikke udviser de samme døende tegn som bly-syre-batterier, men blot slukker.
Hvad er fordelene ved et batteristyringssystem?
BMS fordele inkluderer:
- Funktionel sikkerhed specielt til store lithium-ion batteripakker, forebyggelse af brande og skader
- Forlænger batteriets levetid og pålidelighed ved at styre celler inden for sikre driftsgrænser
- Optimering af batteriydelse og rækkevidde cellebalancering
- Leverer diagnostik, dataindsamling og kommunikation om batteristatus
- Reduktion af de samlede omkostninger og garantikrav ved at beskytte batterisystemet
Beskyttelser, der tilbydes af et batteristyringssystem
Beskyttelserne af et batteristyringssystem er som nedenfor:
Under- og overspænding
BMS beskytter lithium-ion battericeller mod skade forårsaget af overopladning (cellespændingen bliver for høj) eller overafladning (cellespændingen bliver for lav). Det forhindrer under- og overspændingssituationer, der kan skade batteriet.
Ekstreme temperaturer
Lithium-ion-batteriets sikkerhed og stabilitet afhænger af temperaturkontrol. Overskridelse af kritiske grænser kan forårsage termisk flugt og uslukkelige brande.
BMS overvåger temperatur, styrer køleventilatorer og kan lukke celler ned for at opretholde de rette forhold.
Beskyttelse mod shorts
Termisk runaway kan også forekomme på grund af interne og eksterne shorts.
Derfor er beskyttelse mod shorts en vital del af et batteristyringssystem.
Holo batteri indbygget batteristyringssystem
Holo Battery tilbyder brugerdefinerede BMS-muligheder for at beskytte mod almindelige batterifejlsårsager som kortslutninger, høje strømme, ekstreme temperaturer og spændingsproblemer.
Vores BMS kommer i forskellige størrelser, så de passer til din opsætning, og de optimerer batterilevetiden og giver ydeevnedata.
Uanset om vi driver små enheder eller store energisystemer, leverer vi pålidelige, brugervenlige BMS-løsninger.
Konklusion
Lithium-ion-batterier tilbyder mange fordele, men kræver overvågning, styring og balancering for at sikre sikkerhed og optimal levetid. Batteristyringssystemet er nøglen, og holder batterierne i drift sikkert og effektivt, så du kan bruge dem med tillid.
Relateret artikel:
