Chociaż akumulatory litowo-jonowe mają najwyższa gęstość energii, mogą być podatne na warunki, które mogą uszkodzić akumulator. Dlatego potrzebujemy systemu zarządzania akumulatorem, który pomoże zapobiegać takim szkodliwym warunkom.
Definicja
A system zarządzania baterią (BMS) to obwód elektroniczny monitorujący i regulujący ładowanie i rozładowywanie akumulatora.
Zapewnia działanie akumulatora w granicach bezpieczeństwa, co ma kluczowe znaczenie dla jego wydajności i trwałości.
Rodzaje systemów zarządzania baterią
Systemy zarządzania akumulatorami obejmują zakres od prostych do złożonych i obejmują różne technologie dbania o akumulatory. Systemy te można klasyfikować według ich topologii – sposób ich instalacji i działania w ogniwach lub modułach pakietu akumulatorów.
Scentralizowana architektura BMS
Scentralizowany system BMS w zestawie akumulatorowym oferuje takie korzyści, jak większa kompaktowość i oszczędność.
Ma jednak również wady.
Przy bezpośrednim podłączeniu wszystkich akumulatorów BMS wymaga wielu portów, co prowadzi do skomplikowanego okablowania w dużym zestawie akumulatorów. To komplikuje rozwiązywanie problemów i konserwację.
Topologia modułowa BMS
W przypadku tego typu BMS system jest podzielony na zdublowane moduły, z których każdy jest podłączony do przypisanej części stosu akumulatorów.
Podstawowy moduł BMS może nadzorować podmoduły, monitorować ich stan i komunikować się z innymi urządzeniami. Ta powielona modułowość upraszcza rozwiązywanie problemów, konserwację i rozbudowę o większe zestawy akumulatorów.
Jednak takie podejście nieznacznie zwiększa ogólne koszty i może skutkować powielaniem niewykorzystanej funkcjonalności, w zależności od zastosowania.
Podstawowy/podrzędny BMS
Podobnie jak w topologii modułowej, w tym przypadku urządzenia podrzędne przekazują przede wszystkim informacje pomiarowe, podczas gdy urządzenie nadrzędne zajmuje się obliczeniami, sterowaniem i komunikacją zewnętrzną.
Funkcjonalność podrzędna jest prostsza, co potencjalnie zmniejsza koszty ze względu na mniejsze obciążenie i mniej nieużywanych funkcji, jak w przypadku typów modułowych.
Rozproszona architektura BMS
Rozproszone projekty BMS różnią się od innych topologii.
Zawierają cały sprzęt elektroniczny na płycie sterującej umieszczonej bezpośrednio na monitorowanej komórce lub module. Ogranicza to okablowanie do kilku czujników i przewodów komunikacyjnych pomiędzy modułami BMS. Każdy BMS jest bardziej niezależny i w razie potrzeby obsługuje obliczenia i komunikację.
Jednakże ta zintegrowana forma może utrudnić rozwiązywanie problemów i konserwację, ponieważ BMS znajduje się wewnątrz ekranowanego modułu.
Koszty są również wyższe ze względu na zwiększoną liczbę jednostek BMS w zestawie akumulatorów.
Jaka jest funkcja systemu zarządzania baterią?
System zarządzania akumulatorem monitoruje parametry ogniw akumulatorowych i zarządza nimi, mierząc prąd, napięcie i temperaturę w oparciu o wymagania systemu. Równoważy ogniwa i oblicza stan naładowania akumulatora (SoC) i stan zdrowia (SoH).
BMS zapobiega przepięciom, przegrzaniom i innym zagrożeniom, kontrolując procesy ładowania i rozładowywania. Jest to niezbędne dla zapewnienia bezpieczeństwa zarówno akumulatora, jak i użytkownika.
Funkcja komunikacji umożliwia przesyłanie sygnałów pomiędzy wewnętrznymi komponentami BMS a urządzeniami zewnętrznymi. BMS może wyświetlać dane na pulpitach nawigacyjnych lub interfejsach człowiek-maszyna (HMI). Połączenia z ładowarkami, zintegrowanymi lub oddzielnymi, mogą być przewodowe lub bezprzewodowe.
Dlaczego system zarządzania akumulatorami jest ważny w przypadku akumulatorów litowo-jonowych
Baterie litowo-jonowe zawierają łatwopalny ciekły elektrolit, dlatego muszą działać optymalnie i w granicach bezpieczeństwa, aby zapobiec pożarom.
Jak działa system zarządzania baterią?
System zarządzania baterią, podłączony do czujników, monitoruje napięcie, prąd i temperaturę każdego ogniwa. Analizuje dane, aby upewnić się, że komórki działają w ramach ustalonych parametrów i podejmuje działania w celu rozwiązania problemów.
BMS steruje układem chłodzenia, aby obniżyć temperaturę akumulatora w przypadku przegrzania ogniw. Równoważy również ogniwa, przenosząc energię między nimi, aby utrzymać równe napięcia.
BMS rejestruje dane w celu oceny energii wchodzącej i wychodzącej z akumulatora oraz ogólnego stanu zdrowia. Baterie litowo-jonowe wykorzystują te dane do wykrywania wyczerpania baterii, a następnie wyłączają się. Dlatego nie wykazują takich samych oznak umierania jak akumulatory kwasowo-ołowiowe, ale po prostu się wyłączają.
Jakie są zalety systemu zarządzania baterią?
Korzyści z BMS obejmują:
- Bezpieczeństwo funkcjonalne, zwłaszcza dla dużych akumulatory litowo-jonowe, zapobiegając pożarom i uszkodzeniom
- Wydłużanie żywotności i niezawodności baterii poprzez zarządzanie ogniwami w bezpiecznych granicach operacyjnych
- Optymalizacja wydajności baterii i zasięgu równoważenie komórek
- Zapewnienie diagnostyki, gromadzenia danych i komunikacji na temat stanu baterii
- Zmniejszenie kosztów całkowitych i roszczeń gwarancyjnych poprzez ochronę systemu akumulatorów
Zabezpieczenia oferowane przez system zarządzania baterią
Zabezpieczenia systemu zarządzania baterią są następujące:
Pod i nadnapięcie
BMS chroni ogniwa akumulatorów litowo-jonowych przed uszkodzeniami spowodowanymi przeładowaniem (zbyt wysokie napięcie ogniwa) lub nadmiernym rozładowaniem (zbyt niskie napięcie ogniwa). Zapobiega sytuacjom zbyt niskiego i zbyt wysokiego napięcia, które mogłyby uszkodzić akumulator.
Ekstremalne temperatury
Bezpieczeństwo i stabilność akumulatora litowo-jonowego zależą od kontroli temperatury. Przekroczenie limitów krytycznych może spowodować ucieczka termiczna i nieugaszonych pożarów.
BMS monitoruje temperaturę, steruje wentylatorami chłodzącymi i może wyłączać ogniwa, aby utrzymać odpowiednie warunki.
Ochrona przed spodenkami
Ucieczka termiczna może również wystąpić w wyniku zwarć wewnętrznych i zewnętrznych.
Dlatego ochrona przed zwarciami jest istotną częścią systemu zarządzania akumulatorem.
Holo Battery Wbudowany system zarządzania baterią
Holo Battery oferuje niestandardowe opcje BMS chroniące przed typowymi przyczynami awarii baterii, takimi jak zwarcia, wysokie prądy, ekstremalne temperatury i problemy z napięciem.
Nasze BMS są dostępne w różnych rozmiarach, aby dopasować je do Twojej konfiguracji, optymalizują czas pracy baterii i dostarczają danych o wydajności.
Niezależnie od tego, czy zasilamy małe urządzenia, czy duże systemy energetyczne, dostarczamy niezawodne, przyjazne dla użytkownika rozwiązania BMS.
Wniosek
Baterie litowo-jonowe oferują wiele korzyści, ale wymagają monitorowania, zarządzania i równoważenia, aby zapewnić bezpieczeństwo i optymalną trwałość. System zarządzania akumulatorami ma kluczowe znaczenie, ponieważ zapewnia bezpieczne i wydajne działanie akumulatorów, dzięki czemu można z nich korzystać bez obaw.
Powiązany artykuł:
