Sebbene le batterie agli ioni di litio abbiano il massima densità energetica, possono essere vulnerabili a condizioni che potrebbero danneggiare la batteria. Ecco perché abbiamo bisogno di un sistema di gestione della batteria per aiutare a prevenire condizioni così dannose.
Definizione
UN sistema di gestione della batteria (BMS) è un circuito elettronico che monitora e regola la carica e la scarica di una batteria ricaricabile.
Garantisce che la batteria funzioni entro limiti di sicurezza, il che è fondamentale per le prestazioni e la longevità della batteria.
Tipi di sistemi di gestione della batteria
I sistemi di gestione delle batterie spaziano da semplici a complessi e incorporano varie tecnologie per la cura delle batterie. Questi sistemi possono essere classificati in base alla loro topologia – come sono installati e funzionano sulle celle o sui moduli del pacco batteria.
Architettura BMS centralizzata
Un BMS centralizzato in un pacco batteria offre vantaggi, tra cui essere più compatto ed economico.
Tuttavia, presenta anche degli svantaggi.
Con tutte le batterie collegate direttamente, il BMS richiede numerose porte, il che comporta cablaggi e cablaggi complessi in un pacco batterie di grandi dimensioni. Ciò complica la risoluzione dei problemi e la manutenzione.
Topologia BMS modulare
Per questo tipo di BMS, il sistema è suddiviso in moduli duplicati, ciascuno collegato ad una porzione assegnata del pacco batterie.
Un modulo BMS primario può supervisionare i sottomoduli, monitorandone lo stato e comunicando con altre apparecchiature. Questa modularità duplicata semplifica la risoluzione dei problemi, la manutenzione e l'espansione a pacchi batteria più grandi.
Tuttavia, questo approccio aumenta leggermente i costi complessivi e può comportare la duplicazione di funzionalità inutilizzate, a seconda dell'applicazione.
BMS primario/subordinato
Similmente alla topologia modulare, in questo caso gli slave trasmettono principalmente le informazioni di misurazione, mentre il master gestisce il calcolo, il controllo e la comunicazione esterna.
La funzionalità slave è più semplice e riduce potenzialmente i costi grazie al minor sovraccarico e al minor numero di funzionalità inutilizzate, come con i tipi modulari.
Architettura BMS distribuita
I progetti BMS distribuiti differiscono da altre topologie.
Incorporano tutto l'hardware elettronico su una scheda di controllo posizionata direttamente sulla cella o sul modulo monitorato. Ciò riduce il cablaggio a pochi sensori e cavi di comunicazione tra i moduli BMS. Ogni BMS è più autonomo e gestisce calcoli e comunicazioni secondo necessità.
Tuttavia, questa forma integrata può rendere più difficile la risoluzione dei problemi e la manutenzione, poiché il BMS risiede all'interno di un modulo schermato.
I costi sono più elevati anche a causa del maggior numero di unità BMS nel pacco batteria.
Qual è la funzione di un sistema di gestione della batteria?
Il sistema di gestione della batteria monitora e gestisce i parametri della cella della batteria, misurando corrente, tensione e temperatura in base alle richieste del sistema. Bilancia le celle e calcola lo stato di carica (SoC) e lo stato di salute (SoH) della batteria.
Il BMS previene la sovratensione, la sovratemperatura e altri rischi controllando i processi di carica e scarica. È essenziale per garantire la sicurezza sia della batteria che dell'utente.
La funzione di comunicazione trasmette segnali tra componenti BMS interni e dispositivi esterni. Un BMS può visualizzare i dati su dashboard o interfacce uomo-macchina (HMI). I collegamenti con i caricabatterie, integrati o separati, possono essere cablati o wireless.
Perché un sistema di gestione della batteria è importante per le batterie agli ioni di litio
Le batterie agli ioni di litio hanno un elettrolita liquido infiammabile, quindi devono funzionare in modo ottimale ed entro limiti di sicurezza per prevenire incendi.
Come funziona un sistema di gestione della batteria?
Il sistema di gestione della batteria, collegato ai sensori, monitora la tensione, la corrente e la temperatura di ciascuna cella. Analizza i dati per garantire che le celle funzionino entro i parametri impostati e interviene per risolvere i problemi.
Il BMS controlla il sistema di raffreddamento per abbassare la temperatura del pacco batteria in caso di surriscaldamento delle celle. Inoltre bilancia le celle trasferendo energia tra di loro per mantenere tensioni uguali.
Il BMS registra i dati per valutare l'energia in entrata e in uscita dal pacco batteria e la salute generale. Le batterie agli ioni di litio utilizzano questi dati per rilevare quando la batteria è scarica e quindi si spegne. Questo è il motivo per cui non mostrano gli stessi segni di esaurimento delle batterie al piombo, ma semplicemente si spengono.
Quali sono i vantaggi di un sistema di gestione della batteria?
I vantaggi del BMS includono:
- Sicurezza funzionale soprattutto per le grandi pacchi batteria agli ioni di litio, prevenendo incendi e danni
- Estendere la durata e l'affidabilità della batteria gestendo le celle entro limiti operativi sicuri
- Ottimizzazione delle prestazioni e dell'autonomia della batteria bilanciamento cellulare
- Fornire diagnostica, raccolta dati e comunicazione sullo stato della batteria
- Riduzione dei costi complessivi e delle richieste di garanzia proteggendo il sistema batteria
Protezioni offerte da un sistema di gestione della batteria
Le protezioni di un sistema di gestione della batteria sono le seguenti:
Sotto e sovratensione
Il BMS protegge le celle della batteria agli ioni di litio dai danni causati dal sovraccarico (tensione della cella che diventa troppo alta) o dallo scaricamento eccessivo (tensione della cella che diventa troppo bassa). Previene situazioni di sotto e sovratensione che potrebbero danneggiare la batteria.
Temperature estreme
La sicurezza e la stabilità della batteria agli ioni di litio dipendono dal controllo della temperatura. Il superamento dei limiti critici può causare fuga termica e fuochi inestinguibili.
Il BMS monitora la temperatura, controlla le ventole di raffreddamento e può spegnere le celle per mantenere condizioni adeguate.
Protezione dai pantaloncini
La fuga termica può verificarsi anche a causa di cortocircuiti interni ed esterni.
Pertanto, la protezione dai cortocircuiti è una parte vitale di un sistema di gestione della batteria.
Sistema di gestione della batteria integrato Holo Battery
Holo Battery offre opzioni BMS personalizzate per la protezione dalle cause comuni di guasto della batteria come cortocircuiti, correnti elevate, temperature estreme e problemi di tensione.
I nostri BMS sono disponibili in varie dimensioni per adattarsi alla tua configurazione, ottimizzano la durata della batteria e forniscono dati sulle prestazioni.
Che si tratti di alimentare piccoli dispositivi o grandi sistemi energetici, forniamo soluzioni BMS affidabili e di facile utilizzo.
Conclusione
Le batterie agli ioni di litio offrono molti vantaggi, ma richiedono monitoraggio, gestione e bilanciamento per garantire sicurezza e longevità ottimale. Il sistema di gestione della batteria è fondamentale perché mantiene le batterie funzionanti in modo sicuro ed efficiente in modo da poterle utilizzare in tutta sicurezza.
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