Hoewel lithium-ionbatterijen de hoogste energiedichtheidkunnen ze kwetsbaar zijn voor omstandigheden die de accu kunnen beschadigen. Daarom hebben we een batterijbeheersysteem nodig om dergelijke schadelijke omstandigheden te helpen voorkomen.
Definitie
A batterijbeheersysteem (BMS) is een elektronisch circuit dat het opladen en ontladen van een oplaadbare batterij bewaakt en regelt.
Het zorgt ervoor dat de batterij binnen de veiligheidslimieten werkt, wat van cruciaal belang is voor de prestaties en levensduur van de batterij.
Soorten batterijbeheersystemen
Batterijbeheersystemen variëren van eenvoudig tot complex en omvatten verschillende technologieën voor het onderhoud van batterijen. Deze systemen kunnen worden gecategoriseerd op basis van hun topologie – hoe ze worden geïnstalleerd en werken in de cellen of modules van het batterijpakket.
Gecentraliseerde BMS-architectuur
Een gecentraliseerd GBS in een accupakket biedt voordelen, zoals compacter en zuiniger.
Het heeft echter ook nadelen.
Omdat alle accu's rechtstreeks zijn aangesloten, heeft het BMS talrijke poorten nodig, wat leidt tot complexe bedrading en bekabeling in een groot accupakket. Dit bemoeilijkt het oplossen van problemen en het onderhoud.
Modulaire BMS-topologie
Voor dit type GBS is het systeem verdeeld in dubbele modules, elk verbonden met een toegewezen deel van de batterijstapel.
Een primaire BMS-module kan toezicht houden op submodules, hun status bewaken en communiceren met andere apparatuur. Deze dubbele modulariteit vereenvoudigt probleemoplossing, onderhoud en uitbreiding naar grotere batterijpakketten.
Deze aanpak verhoogt echter de totale kosten enigszins en kan resulteren in dubbele ongebruikte functionaliteit, afhankelijk van de toepassing.
Primaire/ondergeschikte GBS
Net als bij modulaire topologie geven slaves in dit geval voornamelijk meetinformatie door, terwijl de master de berekening, besturing en externe communicatie afhandelt.
De slave-functionaliteit is eenvoudiger, waardoor mogelijk de kosten worden verlaagd vanwege minder overhead en minder ongebruikte functies, zoals bij modulaire typen.
Gedistribueerde BMS-architectuur
Gedistribueerde BMS-ontwerpen verschillen van andere topologieën.
Ze bevatten alle elektronische hardware op een besturingskaart die direct op de bewaakte cel of module wordt geplaatst. Dit vermindert de bekabeling naar enkele sensor- en communicatiedraden tussen GBS-modules. Elk BMS is meer op zichzelf staand en verwerkt waar nodig berekeningen en communicatie.
Deze geïntegreerde vorm kan het oplossen van problemen en het onderhoud echter bemoeilijken, omdat het GBS zich in een afgeschermde module bevindt.
De kosten zijn ook hoger vanwege het grotere aantal GBS-eenheden in het batterijpakket.
Wat is de functie van een batterijbeheersysteem?
Het batterijbeheersysteem bewaakt en beheert de batterijcelparameters en meet stroom, spanning en temperatuur op basis van de systeemvereisten. Het brengt de cellen in evenwicht en berekent de laadstatus (SoC) en de gezondheidstoestand (SoH) van de batterij.
Het BMS voorkomt overspanning, te hoge temperatuur en andere risico's door de laad- en ontlaadprocessen te controleren. Het is essentieel voor het garanderen van de veiligheid van zowel de batterij als de gebruiker.
De communicatiefunctie verzendt signalen tussen interne GBS-componenten en externe apparaten. Een BMS kan gegevens weergeven op dashboards of mens-machine-interfaces (HMI's). Verbindingen met opladers, zowel geïntegreerd als afzonderlijk, kunnen bedraad of draadloos zijn.
Waarom een batterijbeheersysteem belangrijk is voor lithium-ionbatterijen
Lithium-ionbatterijen bevatten een brandbare vloeibare elektrolyt, dus ze moeten optimaal en binnen veiligheidslimieten werken om brand te voorkomen.
Hoe werkt een batterijbeheersysteem?
Het batterijbeheersysteem, verbonden met sensoren, bewaakt de spanning, stroom en temperatuur van elke cel. Het analyseert de gegevens om ervoor te zorgen dat de cellen binnen de ingestelde parameters werken en onderneemt actie om problemen op te lossen.
Het BMS regelt het koelsysteem om de temperatuur van het accupakket te verlagen als de cellen oververhit raken. Het brengt ook de cellen in evenwicht door energie tussen de cellen over te dragen om gelijke spanningen te behouden.
Het BMS registreert gegevens om de energie die het accupakket binnenkomt en verlaat en de algehele gezondheid te beoordelen. Lithium-ionbatterijen gebruiken deze gegevens om te detecteren wanneer de batterij leeg is en vervolgens uit te schakelen. Dit is de reden waarom ze niet dezelfde tekenen van uitsterven vertonen als loodzuurbatterijen, maar gewoon uitschakelen.
Wat zijn de voordelen van een batterijbeheersysteem?
BMS-voordelen zijn onder meer:
- Functionele veiligheid vooral voor grote lithium-ionbatterijpakketten, het voorkomen van brand en schade
- Verlenging van de levensduur en betrouwbaarheid van de batterij door cellen binnen veilige bedrijfslimieten te beheren
- Optimalisatie van de batterijprestaties en het bereik celbalancering
- Het bieden van diagnostiek, gegevensverzameling en communicatie over de batterijstatus
- Vermindering van de totale kosten en garantieclaims door het batterijsysteem te beschermen
Beveiligingen aangeboden door een batterijbeheersysteem
De beveiligingen van een batterijbeheersysteem zijn als volgt:
Onder- en overspanning
Het BMS beschermt lithium-ionbatterijcellen tegen schade veroorzaakt door overladen (celspanning wordt te hoog) of overmatig ontladen (celspanning wordt te laag). Het voorkomt onder- en overspanningssituaties die de batterij zouden kunnen beschadigen.
Extreme temperaturen
De veiligheid en stabiliteit van de lithium-ionbatterij zijn afhankelijk van de temperatuurregeling. Het overschrijden van kritische limieten kan leiden tot thermische vluchteling en onblusbare branden.
Het GBS bewaakt de temperatuur, regelt koelventilatoren en kan cellen uitschakelen om de juiste omstandigheden te behouden.
Bescherming tegen korte broeken
Thermische runaway kan ook optreden als gevolg van interne en externe kortsluiting.
Daarom is bescherming tegen kortsluiting een essentieel onderdeel van een batterijbeheersysteem.
Holo Battery Ingebouwd batterijbeheersysteem
Holo Battery biedt op maat gemaakte BMS-opties ter bescherming tegen veelvoorkomende oorzaken van batterijstoringen, zoals kortsluiting, hoge stromen, extreme temperaturen en spanningsproblemen.
Onze BMS zijn verkrijgbaar in verschillende maten, passend bij uw opstelling, optimaliseren de levensduur van de batterij en leveren prestatiegegevens.
Of het nu gaat om het voeden van kleine apparaten of grote energiesystemen, wij bieden betrouwbare, gebruiksvriendelijke GBS-oplossingen.
Conclusie
Lithium-ionbatterijen bieden veel voordelen, maar vereisen monitoring, beheer en balancering om de veiligheid en een optimale levensduur te garanderen. Het batterijbeheersysteem is van cruciaal belang en zorgt ervoor dat de batterijen veilig en efficiënt blijven werken, zodat u ze met vertrouwen kunt gebruiken.
Gerelateerd artikel:
