Hoci lítium-iónové batérie majú najvyššia hustota energie, môžu byť citlivé na podmienky, ktoré môžu poškodiť batériu. To je dôvod, prečo potrebujeme systém správy batérie, ktorý pomôže predchádzať takýmto škodlivým podmienkam.
Definícia
A systém správy batérie (BMS) je elektronický obvod, ktorý monitoruje a reguluje nabíjanie a vybíjanie nabíjateľnej batérie.
Zaisťuje, že batéria funguje v rámci bezpečnostných limitov, čo je rozhodujúce pre výkon a životnosť batérie.
Typy systémov správy batérií
Systémy správy batérií pokrývajú škálu od jednoduchých až po komplexné a zahŕňajú rôzne technológie starostlivosti o batérie. Tieto systémy je možné kategorizovať podľa ich topológie – ako sú nainštalované a fungujú v rámci článkov alebo modulov batérie.
Centralizovaná architektúra BMS
Centralizované BMS v batériovej jednotke ponúka výhody, ako napríklad kompaktnosť a hospodárnosť.
Má to však aj nevýhody.
Keď sú všetky batérie priamo pripojené, BMS vyžaduje množstvo portov, čo vedie k zložitému zapojeniu a kabeláži vo veľkej batériovej jednotke. To komplikuje riešenie problémov a údržbu.
Modulárna topológia BMS
Pre tento typ BMS je systém rozdelený na duplicitné moduly, z ktorých každý je pripojený k priradenej časti zásobníka batérií.
Primárny modul BMS môže dohliadať na podmoduly, monitorovať ich stav a komunikovať s ostatnými zariadeniami. Táto duplicitná modularita zjednodušuje riešenie problémov, údržbu a rozšírenie na väčšie batérie.
Tento prístup však mierne zvyšuje celkové náklady a môže mať za následok duplicitné nevyužité funkcie v závislosti od aplikácie.
Primárny/podriadený BMS
Podobne ako pri modulárnej topológii, aj v tomto prípade podriadené jednotky primárne prenášajú informácie o meraní, zatiaľ čo nadriadená jednotka sa stará o výpočty, riadenie a externú komunikáciu.
Funkcia slave je jednoduchšia a potenciálne znižuje náklady vďaka menšej réžii a menšiemu počtu nevyužitých funkcií, ako pri modulárnych typoch.
Distribuovaná architektúra BMS
Návrhy distribuovaných BMS sa líšia od iných topológií.
Zahŕňajú všetok elektronický hardvér na riadiacej doske umiestnenej priamo na monitorovanej bunke alebo module. To znižuje kabeláž na niekoľko senzorov a komunikačné káble medzi modulmi BMS. Každý BMS je viac samostatný a podľa potreby spracováva výpočty a komunikáciu.
Táto integrovaná forma však môže sťažiť riešenie problémov a údržbu, pretože BMS sa nachádza vo vnútri tieneného modulu.
Náklady sú tiež vyššie v dôsledku zvýšeného počtu jednotiek BMS v batérii.
Aká je funkcia systému správy batérií?
Systém správy batérie monitoruje a spravuje parametre článkov batérie, meria prúd, napätie a teplotu na základe požiadaviek systému. Vyrovnáva články a vypočítava stav nabitia batérie (SoC) a stav zdravia (SoH).
BMS zabraňuje prepätiu, nadmernej teplote a iným rizikám riadením procesov nabíjania a vybíjania. Je to nevyhnutné pre zaistenie bezpečnosti batérie aj používateľa.
Komunikačná funkcia prenáša signály medzi internými komponentmi BMS a externými zariadeniami. BMS môže zobrazovať údaje na palubných doskách alebo rozhraniach človek-stroj (HMI). Pripojenia s nabíjačkami, buď integrované alebo samostatné, môžu byť káblové alebo bezdrôtové.
Prečo je systém správy batérií dôležitý pre lítium-iónové batérie
Lítium-iónové batérie majú horľavý tekutý elektrolyt, takže musia fungovať optimálne a v rámci bezpečnostných limitov, aby sa predišlo požiarom.
Ako funguje systém správy batérií?
Systém správy batérie pripojený k senzorom monitoruje napätie, prúd a teplotu každého článku. Analyzuje údaje, aby zabezpečil, že bunky fungujú v rámci nastavených parametrov, a podnikne kroky na vyriešenie problémov.
BMS riadi chladiaci systém, aby v prípade prehriatia článkov znížil teplotu batérie. Tiež vyrovnáva bunky prenosom energie medzi nimi, aby sa zachovalo rovnaké napätie.
BMS zaznamenáva údaje na posúdenie energie vstupujúcej a vystupujúcej z batérie a celkového zdravia. Lítium-iónové batérie používajú tieto údaje na zistenie, kedy je batéria vybitá, a potom sa vypnú. To je dôvod, prečo nevykazujú rovnaké známky odumierania ako olovené batérie, ale jednoducho sa vypnú.
Aké sú výhody systému správy batérií?
Výhody BMS zahŕňajú:
- Funkčná bezpečnosť najmä pre veľké lítium-iónové batérie, predchádzanie požiarom a škodám
- Predĺženie životnosti a spoľahlivosti batérie riadením článkov v rámci bezpečných prevádzkových limitov
- Optimalizácia výkonu batérie a dojazdu vyrovnávanie buniek
- Poskytovanie diagnostiky, zberu dát a komunikácie o stave batérie
- Zníženie celkových nákladov a záručných nárokov vďaka ochrane batériového systému
Ochrana ponúkaná systémom správy batérie
Ochrana systému správy batérie je uvedená nižšie:
Podpätie a prepätie
BMS chráni články lítium-iónovej batérie pred poškodením spôsobeným prebíjaním (príliš vysoké napätie článku) alebo nadmerným vybíjaním (príliš nízke napätie článku). Zabraňuje situáciám pod a prepätia, ktoré by mohli poškodiť batériu.
Extrémne teploty
Bezpečnosť a stabilita lítium-iónovej batérie závisí od regulácie teploty. Prekročenie kritických limitov môže spôsobiť tepelný útek a neuhasiteľné požiare.
BMS monitoruje teplotu, riadi chladiace ventilátory a môže vypnúť články, aby sa zachovali správne podmienky.
Ochrana pred šortkami
Tepelný únik môže nastať aj v dôsledku vnútorných a vonkajších skratov.
Preto je ochrana pred skratmi dôležitou súčasťou systému správy batérie.
Vstavaný systém správy batérie Holo Battery
Holo Battery ponúka vlastné možnosti BMS na ochranu pred bežnými príčinami zlyhania batérie, ako sú skraty, vysoké prúdy, extrémne teploty a problémy s napätím.
Naše BMS sa dodávajú v rôznych veľkostiach, aby vyhovovali vášmu nastaveniu, optimalizujú životnosť batérie a poskytujú údaje o výkone.
Či už ide o napájanie malých zariadení alebo veľkých energetických systémov, poskytujeme spoľahlivé a užívateľsky prívetivé riešenia BMS.
Záver
Lítium-iónové batérie ponúkajú mnoho výhod, ale vyžadujú monitorovanie, riadenie a vyváženie, aby sa zaistila bezpečnosť a optimálna životnosť. Kľúčový je systém správy batérií, ktorý zaisťuje bezpečnú a efektívnu prevádzku batérií, aby ste ich mohli používať s dôverou.
Súvisiaci článok:
