Хотя литий-ионные аккумуляторы имеют высочайшая плотность энергии, они могут быть уязвимы к условиям, которые могут привести к повреждению аккумуляторной батареи. Вот почему нам нужна система управления батареями, которая поможет предотвратить такие разрушительные условия.
Определение
А система управления батареями (BMS) представляет собой электронную схему, которая контролирует и регулирует зарядку и разрядку аккумуляторной батареи.
Это гарантирует, что батарея работает в пределах безопасности, что имеет решающее значение для ее производительности и долговечности.
Типы систем управления батареями
Системы управления батареями варьируются от простых до сложных и включают в себя различные технологии ухода за батареями. Эти системы можно классифицировать по топологии. – как они установлены и работают в ячейках или модулях аккумуляторной батареи.
Централизованная архитектура BMS
Централизованная BMS в аккумуляторном блоке дает такие преимущества, как более компактность и экономичность.
Однако у него есть и недостатки.
Поскольку все батареи подключены напрямую, BMS требует большого количества портов, что приводит к сложной проводке и прокладке кабелей в большом аккумуляторном блоке. Это усложняет поиск и устранение неисправностей и обслуживание.
Модульная топология BMS
Для этого типа BMS система разделена на дублированные модули, каждый из которых подключен к определенной части аккумуляторного блока.
Основной модуль BMS может контролировать субмодули, контролировать их состояние и обмениваться данными с другим оборудованием. Эта дублированная модульность упрощает поиск и устранение неисправностей, обслуживание и расширение до более крупных аккумуляторных блоков.
Однако такой подход несколько увеличивает общие затраты и может привести к дублированию неиспользуемых функций в зависимости от приложения.
Первичная/подчиненная BMS
Подобно модульной топологии, в этом случае ведомые устройства в первую очередь передают информацию об измерениях, а ведущее устройство занимается вычислениями, управлением и внешней связью.
Функциональность подчиненного устройства проще, что потенциально снижает затраты за счет меньших накладных расходов и меньшего количества неиспользуемых функций, как и в случае с модульными типами.
Распределенная архитектура BMS
Распределенные конструкции BMS отличаются от других топологий.
Они объединяют все электронное оборудование на плате управления, расположенной непосредственно на контролируемой ячейке или модуле. Это сокращает количество кабелей до нескольких датчиков и проводов связи между модулями BMS. Каждая BMS более автономна и выполняет вычисления и обмен данными по мере необходимости.
Однако такая интегрированная форма может затруднить поиск и устранение неисправностей и техническое обслуживание, поскольку BMS находится внутри экранированного модуля.
Затраты также выше из-за увеличения количества блоков BMS в аккумуляторном блоке.
Какова функция системы управления батареями?
Система управления аккумулятором отслеживает и управляет параметрами аккумуляторных элементов, измеряя ток, напряжение и температуру в зависимости от требований системы. Он балансирует ячейки и рассчитывает состояние заряда батареи (SoC) и состояние работоспособности (SoH).
BMS предотвращает перенапряжение, перегрев и другие риски, контролируя процессы зарядки и разрядки. Это важно для обеспечения безопасности аккумулятора и пользователя.
Функция связи передает сигналы между внутренними компонентами BMS и внешними устройствами. BMS может отображать данные на информационных панелях или в человеко-машинном интерфейсе (HMI). Подключения к зарядным устройствам, встроенным или отдельным, могут быть проводными или беспроводными.
Почему система управления батареями важна для литий-ионных батарей
Литий-ионные аккумуляторы содержат легковоспламеняющийся жидкий электролит, поэтому они должны работать оптимально и в пределах безопасности, чтобы предотвратить возгорание.
Как работает система управления батареями?
Система управления аккумулятором, подключенная к датчикам, контролирует напряжение, ток и температуру каждого элемента. Он анализирует данные, чтобы убедиться, что ячейки работают в пределах заданных параметров, и принимает меры для решения проблем.
BMS управляет системой охлаждения, снижая температуру аккумуляторной батареи в случае перегрева элементов. Он также балансирует клетки, передавая энергию между ними для поддержания одинакового напряжения.
BMS регистрирует данные для оценки энергии, поступающей и выходящей из аккумуляторной батареи, а также общего состояния здоровья. Литий-ионные аккумуляторы используют эти данные, чтобы определить, когда аккумулятор разряжен, а затем отключиться. Вот почему они не проявляют тех же признаков умирания, что и свинцово-кислотные батареи, а просто выключаются.
Каковы преимущества системы управления батареями?
Преимущества BMS включают в себя:
- Функциональная безопасность, особенно для крупных литий-ионные аккумуляторные батареи, предотвращение пожаров и повреждений
- Увеличение срока службы и надежности аккумуляторов за счет управления элементами в безопасных рабочих пределах.
- Оптимизация производительности аккумулятора и запаса хода за счет балансировка клеток
- Обеспечение диагностики, сбора данных и передачи информации о состоянии батареи.
- Снижение общих затрат и гарантийных претензий за счет защиты аккумуляторной системы.
Защита, обеспечиваемая системой управления батареями
Защита системы управления аккумулятором следующая:
Пониженное и повышенное напряжение
BMS защищает элементы литий-ионной батареи от повреждений, вызванных перезарядкой (слишком высоким напряжением элемента) или чрезмерной разрядкой (слишком низким напряжением элемента). Это предотвращает ситуации пониженного и повышенного напряжения, которые могут нанести вред аккумулятору.
Экстремальные температуры
Безопасность и стабильность литий-ионных аккумуляторов зависят от контроля температуры. Превышение критических пределов может привести к термический побег и неугасимые пожары.
BMS контролирует температуру, управляет охлаждающими вентиляторами и может отключать элементы для поддержания надлежащих условий.
Защита от шорт
Термический разгон также может произойти из-за внутреннего и внешнего короткого замыкания.
Таким образом, защита от короткого замыкания является важной частью системы управления аккумулятором.
Встроенная система управления батареями Holo Battery
Holo Battery предлагает специальные варианты BMS для защиты от распространенных причин отказа батареи, таких как короткие замыкания, высокие токи, экстремальные температуры и проблемы с напряжением.
Наши BMS выпускаются различных размеров в зависимости от вашей установки, они оптимизируют срок службы батареи и предоставляют данные о производительности.
Будь то питание небольших устройств или крупных энергетических систем, мы предлагаем надежные и удобные решения BMS.
Заключение
Литий-ионные аккумуляторы обладают множеством преимуществ, но требуют мониторинга, управления и балансировки для обеспечения безопасности и оптимального срока службы. Система управления батареями играет ключевую роль в обеспечении безопасной и эффективной работы батарей, поэтому вы можете использовать их с уверенностью.
Связанная статья:
