Čeprav imajo litij-ionske baterije največjo energijsko gostoto, so lahko občutljivi na razmere, ki lahko poškodujejo baterijo. Zato potrebujemo sistem za upravljanje baterije, ki pomaga preprečiti takšne škodljive razmere.
Opredelitev
A sistem za upravljanje baterije (BMS) je elektronsko vezje, ki nadzoruje in uravnava polnjenje in praznjenje polnilne baterije.
Zagotavlja, da baterija deluje znotraj varnostnih meja, kar je ključnega pomena za delovanje in dolgo življenjsko dobo baterije.
Vrste sistemov za upravljanje baterij
Sistemi za upravljanje baterij segajo od preprostih do zapletenih in vključujejo različne tehnologije za nego baterij. Te sisteme je mogoče kategorizirati glede na njihovo topologijo – kako so nameščeni in delujejo v celicah ali modulih baterijskega paketa.
Centralizirana arhitektura BMS
Centraliziran BMS v baterijskem paketu ponuja prednosti, kot je večja kompaktnost in ekonomičnost.
Vendar pa ima tudi slabosti.
Ker so vse baterije neposredno povezane, BMS potrebuje številna vrata, kar vodi do zapletenega ožičenja in kablov v velikem paketu baterij. To otežuje odpravljanje težav in vzdrževanje.
Modularna topologija BMS
Za to vrsto BMS je sistem razdeljen na podvojene module, od katerih je vsak povezan z dodeljenim delom baterije.
Primarni modul BMS lahko nadzira podmodule, spremlja njihov status in komunicira z drugo opremo. Ta podvojena modularnost poenostavi odpravljanje težav, vzdrževanje in razširitev na večje baterijske pakete.
Vendar ta pristop rahlo poveča skupne stroške in lahko povzroči podvojene neuporabljene funkcije, odvisno od aplikacije.
Primarni/podrejeni BMS
Podobno kot pri modularni topologiji tudi v tem primeru podrejeni posredujejo podatke o meritvah, medtem ko glavni upravlja računanje, nadzor in zunanjo komunikacijo.
Podrejena funkcija je enostavnejša, potencialno zmanjša stroške zaradi manj režijskih stroškov in manj neuporabljenih funkcij, kot pri modularnih vrstah.
Porazdeljena BMS arhitektura
Porazdeljeni modeli BMS se razlikujejo od drugih topologij.
Vključujejo vso elektronsko strojno opremo na nadzorni plošči, nameščeni neposredno na nadzorovano celico ali modul. To zmanjša kabliranje na nekaj senzorskih in komunikacijskih žic med moduli BMS. Vsak BMS je bolj samostojen in po potrebi upravlja z izračuni in komunikacijo.
Vendar lahko ta integrirana oblika oteži odpravljanje težav in vzdrževanje, saj je BMS znotraj zaščitenega modula.
Stroški so višji tudi zaradi povečanega števila BMS enot v baterijskem paketu.
Kakšna je funkcija sistema za upravljanje baterije?
Sistem za upravljanje baterije spremlja in upravlja parametre baterijske celice, meri tok, napetost in temperaturo glede na zahteve sistema. Uravnava celice in izračuna stanje napolnjenosti baterije (SoC) in stanje zdravja (SoH).
BMS preprečuje prenapetost, previsoko temperaturo in druga tveganja z nadzorom procesov polnjenja in praznjenja. Bistvenega pomena je za zagotavljanje varnosti baterije in uporabnika.
Komunikacijska funkcija prenaša signale med notranjimi komponentami BMS in zunanjimi napravami. BMS lahko prikaže podatke na nadzornih ploščah ali vmesnikih človek-stroj (HMI). Povezave s polnilci, integriranimi ali ločenimi, so lahko žične ali brezžične.
Zakaj je sistem za upravljanje baterije pomemben za litij-ionske baterije
Litij-ionske baterije imajo vnetljiv tekoči elektrolit, zato morajo delovati optimalno in znotraj varnostnih meja, da preprečijo požar.
Kako deluje sistem za upravljanje baterije?
Sistem za upravljanje baterije, povezan s senzorji, spremlja napetost, tok in temperaturo vsake celice. Analizira podatke, da zagotovi, da celice delujejo znotraj nastavljenih parametrov, in ukrepa za rešitev težav.
BMS nadzoruje hladilni sistem, da zniža temperaturo paketa baterij, če se celice pregrejejo. Prav tako uravnoveša celice s prenosom energije med njimi, da ohranja enake napetosti.
BMS beleži podatke za oceno energije, ki vstopa in izstopa iz baterijskega sklopa ter splošnega zdravja. Litij-ionske baterije uporabljajo te podatke, da zaznajo, kdaj je baterija izpraznjena, in se nato izklopijo. Zato ne kažejo enakih znakov umiranja kot svinčevi akumulatorji, ampak se preprosto izklopijo.
Kakšne so prednosti sistema za upravljanje baterije?
Prednosti BMS vključujejo:
- Funkcionalna varnost, zlasti za velike litij-ionske baterije, preprečevanje požarov in škode
- Podaljšanje življenjske dobe in zanesljivosti baterije z upravljanjem celic znotraj meja varnega delovanja
- Optimizacija delovanja baterije in dosega uravnoteženje celic
- Zagotavljanje diagnostike, zbiranje podatkov in komunikacijo o stanju baterije
- Zmanjšanje skupnih stroškov in garancijskih zahtevkov z zaščito akumulatorskega sistema
Zaščita, ki jo ponuja sistem za upravljanje baterije
Zaščita sistema za upravljanje baterije je naslednja:
Pod in prenapetost
BMS ščiti celice litij-ionske baterije pred poškodbami, ki jih povzroči prekomerno polnjenje (napetost celice postane previsoka) ali prekomerno izpraznitev (napetost celice postane prenizka). Preprečuje situacije pod in prenapetosti, ki bi lahko poškodovale baterijo.
Temperaturni ekstremi
Varnost in stabilnost litij-ionske baterije sta odvisni od nadzora temperature. Preseganje kritičnih meja lahko povzroči toplotni beg in neugasljivi ognji.
BMS spremlja temperaturo, krmili hladilne ventilatorje in lahko izklopi celice, da ohrani ustrezne pogoje.
Zaščita pred kratkimi hlačami
Toplotni beg lahko nastane tudi zaradi notranjih in zunanjih kratkih hlač.
Zato je zaščita pred kratkimi hlačami pomemben del sistema za upravljanje baterije.
Holo Battery Vgrajen sistem za upravljanje baterije
Holo Battery ponuja prilagojene možnosti BMS za zaščito pred pogostimi vzroki okvare baterije, kot so kratki stiki, visoki tokovi, ekstremne temperature in težave z napetostjo.
Naši BMS so na voljo v različnih velikostih, da se prilegajo vaši nastavitvi, optimizirajo življenjsko dobo baterije in zagotavljajo podatke o zmogljivosti.
Ne glede na to, ali napajamo majhne naprave ali velike energetske sisteme, nudimo zanesljive in uporabniku prijazne rešitve BMS.
Zaključek
Litij-ionske baterije ponujajo številne prednosti, vendar zahtevajo nadzor, upravljanje in uravnoteženje, da se zagotovi varnost in optimalna življenjska doba. Sistem za upravljanje baterije je ključnega pomena, saj skrbi za varno in učinkovito delovanje baterij, tako da jih lahko samozavestno uporabljate.
Sorodni članek:
