Även om litiumjonbatterier har högsta energitätheten, kan de vara känsliga för förhållanden som kan skada batteripaketet. Det är därför vi behöver ett batterihanteringssystem för att förhindra sådana skadliga förhållanden.
Definition
A batterihanteringssystem (BMS) är en elektronisk krets som övervakar och reglerar laddning och urladdning av ett uppladdningsbart batteri.
Det säkerställer att batteriet fungerar inom säkerhetsgränserna, vilket är avgörande för batteriets prestanda och livslängd.
Typer av batterihanteringssystem
Batterihanteringssystem sträcker sig från enkla till komplexa, med olika tekniker för att ta hand om batterier. Dessa system kan kategoriseras efter deras topologi – hur de installeras och fungerar över batteripaketets celler eller moduler.
Centraliserad BMS-arkitektur
En centraliserad BMS i ett batteripaket erbjuder fördelar, som att vara mer kompakt och ekonomisk.
Men det har också nackdelar.
Med alla batterier direkt anslutna kräver BMS ett flertal portar, vilket leder till komplexa ledningar och kablar i stort batteripaket. Detta komplicerar felsökning och underhåll.
Modulär BMS-topologi
För denna typ av BMS är systemet uppdelat i duplicerade moduler, var och en ansluten till en tilldelad del av batteristapeln.
En primär BMS-modul kan övervaka undermoduler, övervaka deras status och kommunicera med annan utrustning. Denna dubblerade modularitet förenklar felsökning, underhåll och expansion till större batteripaket.
Detta tillvägagångssätt ökar dock de totala kostnaderna något och kan resultera i dubblerade oanvända funktioner, beroende på applikationen.
Primär/Underordnad BMS
I likhet med modulär topologi, i detta fall, reläer slavar primärt mätinformation, medan mastern hanterar beräkning, styrning och extern kommunikation.
Slavfunktionaliteten är enklare, vilket kan minska kostnaderna på grund av mindre omkostnader och färre oanvända funktioner, som med modulära typer.
Distribuerad BMS-arkitektur
Distribuerade BMS-designer skiljer sig från andra topologier.
De innehåller all elektronisk hårdvara på ett styrkort placerat direkt på den övervakade cellen eller modulen. Detta minskar kablage till ett fåtal sensor- och kommunikationsledningar mellan BMS-moduler. Varje BMS är mer fristående och hanterar beräkningar och kommunikation efter behov.
Denna integrerade form kan dock försvåra felsökning och underhåll, eftersom BMS finns inuti en skärmad modul.
Kostnaderna är också högre på grund av det ökade antalet BMS-enheter i batteripaketet.
Vad är funktionen för ett batterihanteringssystem?
Batterihanteringssystemet övervakar och hanterar battericellsparametrarna, mäter ström, spänning och temperatur baserat på systemkrav. Den balanserar celler och beräknar batteriets laddningstillstånd (SoC) och hälsotillstånd (SoH).
BMS förhindrar överspänning, övertemperatur och andra risker genom att kontrollera laddnings- och urladdningsprocesser. Det är viktigt för att säkerställa både batteri- och användarsäkerhet.
Kommunikationsfunktionen sänder signaler mellan interna BMS-komponenter och externa enheter. En BMS kan visa data på instrumentpaneler eller gränssnitt mellan människa och maskin (HMI). Anslutningar med laddare, antingen integrerade eller separata, kan vara trådbundna eller trådlösa.
Varför ett batterihanteringssystem är viktigt för litiumjonbatterier
Litiumjonbatterier har en brandfarlig flytande elektrolyt, så de måste fungera optimalt och inom säkerhetsgränserna för att förhindra bränder.
Hur fungerar ett batterihanteringssystem?
Batterihanteringssystemet, anslutet till sensorer, övervakar varje cells spänning, ström och temperatur. Den analyserar data för att säkerställa att cellerna fungerar inom fastställda parametrar och vidtar åtgärder för att lösa problem.
BMS styr kylsystemet för att sänka batteripaketets temperatur om cellerna överhettas. Det balanserar också cellerna genom att överföra energi mellan dem för att upprätthålla lika spänningar.
BMS loggar data för att bedöma energin som kommer in i och lämnar batteripaketet och den allmänna hälsan. Litiumjonbatterier använder dessa data för att upptäcka när batteriet är urladdat och sedan stängs av. Det är därför de inte uppvisar samma döende tecken som blybatterier, utan stänger helt enkelt av.
Vilka är fördelarna med ett batterihanteringssystem?
BMS-fördelarna inkluderar:
- Funktionell säkerhet speciellt för stora litiumjonbatterier, förhindra bränder och skador
- Förlänger batteriets livslängd och tillförlitlighet genom att hantera celler inom säkra driftsgränser
- Optimerar batteriprestanda och räckvidd cellbalansering
- Tillhandahåller diagnostik, datainsamling och kommunikation om batteristatus
- Minska de totala kostnaderna och garantianspråk genom att skydda batterisystemet
Skydd som erbjuds av ett batterihanteringssystem
Skydden för ett batterihanteringssystem är som följer:
Under- och överspänning
BMS skyddar litiumjonbattericeller från skador orsakade av överladdning (cellspänningen blir för hög) eller överurladdning (cellspänningen blir för låg). Det förhindrar under- och överspänningssituationer som kan skada batteriet.
Extrema temperaturer
Litiumjonbatteriets säkerhet och stabilitet beror på temperaturkontroll. Överskridande av kritiska gränser kan orsaka termisk flykt och outsläckbara bränder.
BMS övervakar temperatur, styr kylfläktar och kan stänga av celler för att upprätthålla korrekta förhållanden.
Skydd mot shorts
Termisk runaway kan också uppstå på grund av interna och externa kortslutningar.
Därför är skydd mot kortslutningar en viktig del av ett batterihanteringssystem.
Holo Battery Inbyggt batterihanteringssystem
Holo Battery erbjuder anpassade BMS-alternativ för att skydda mot vanliga batterifelsorsaker som kortslutningar, höga strömmar, extrema temperaturer och spänningsproblem.
Våra BMS finns i olika storlekar för att passa din installation, och de optimerar batteritiden och ger prestandadata.
Oavsett om vi driver små enheter eller stora energisystem, tillhandahåller vi pålitliga, användarvänliga BMS-lösningar.
Slutsats
Litiumjonbatterier erbjuder många fördelar, men kräver övervakning, hantering och balansering för att säkerställa säkerhet och optimal livslängd. Batterihanteringssystemet är nyckeln, vilket gör att batterierna fungerar säkert och effektivt så att du kan använda dem med tillförsikt.
Relaterad artikel:
