Mặc dù pin lithium-ion có mật độ năng lượng cao nhất, chúng có thể dễ bị ảnh hưởng bởi các điều kiện có thể làm hỏng bộ pin. Đó là lý do tại sao chúng ta cần một hệ thống quản lý pin để giúp ngăn ngừa tình trạng hư hỏng như vậy.
Sự định nghĩa
MỘT hệ thống quản lý pin (BMS) là một mạch điện tử giám sát và điều chỉnh việc sạc và xả pin sạc.
Nó đảm bảo pin hoạt động trong giới hạn an toàn, điều này rất quan trọng đối với hiệu suất và tuổi thọ của pin.
Các loại hệ thống quản lý pin
Hệ thống quản lý pin trải rộng từ đơn giản đến phức tạp, kết hợp nhiều công nghệ khác nhau để chăm sóc pin. Các hệ thống này có thể được phân loại theo cấu trúc liên kết của chúng – cách chúng được cài đặt và hoạt động trên các tế bào hoặc mô-đun của bộ pin.
Kiến trúc BMS tập trung
BMS tập trung trong một bộ pin mang lại những lợi thế, chẳng hạn như nhỏ gọn hơn và tiết kiệm hơn.
Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm.
Với tất cả các pin được kết nối trực tiếp, BMS yêu cầu nhiều cổng, dẫn đến việc đi dây và cáp phức tạp trong bộ pin lớn. Điều này làm phức tạp việc xử lý sự cố và bảo trì.
Cấu trúc liên kết BMS mô-đun
Đối với loại BMS này, hệ thống được chia thành các mô-đun sao chép, mỗi mô-đun được kết nối với một phần được chỉ định của ngăn xếp pin.
Mô-đun BMS chính có thể giám sát các mô-đun con, theo dõi trạng thái của chúng và liên lạc với các thiết bị khác. Mô-đun trùng lặp này giúp đơn giản hóa việc khắc phục sự cố, bảo trì và mở rộng sang các bộ pin lớn hơn.
Tuy nhiên, phương pháp này làm tăng nhẹ chi phí tổng thể và có thể dẫn đến trùng lặp chức năng không được sử dụng, tùy thuộc vào ứng dụng.
BMS chính/phụ
Tương tự như cấu trúc liên kết mô-đun, trong trường hợp này, phần phụ chủ yếu chuyển tiếp thông tin đo lường, trong khi phần chính xử lý việc tính toán, điều khiển và giao tiếp bên ngoài.
Chức năng nô lệ đơn giản hơn, có khả năng giảm chi phí do có ít chi phí hoạt động hơn và ít tính năng không được sử dụng hơn, như với các loại mô-đun.
Kiến trúc BMS phân tán
Thiết kế BMS phân tán khác với các cấu trúc liên kết khác.
Chúng kết hợp tất cả phần cứng điện tử trên bảng điều khiển được đặt trực tiếp trên ô hoặc mô-đun được giám sát. Điều này giúp giảm bớt việc đi cáp xuống còn một số dây cảm biến và dây liên lạc giữa các mô-đun BMS. Mỗi BMS độc lập hơn, xử lý các tính toán và liên lạc khi cần thiết.
Tuy nhiên, dạng tích hợp này có thể khiến việc khắc phục sự cố và bảo trì trở nên khó khăn hơn vì BMS nằm bên trong một mô-đun được bảo vệ.
Chi phí cũng cao hơn do số lượng đơn vị BMS trong bộ pin tăng lên.
Chức năng của hệ thống quản lý pin là gì?
Hệ thống quản lý pin giám sát và quản lý các thông số của pin, đo dòng điện, điện áp và nhiệt độ dựa trên nhu cầu của hệ thống. Nó cân bằng các tế bào và tính toán Trạng thái sạc (SoC) và Trạng thái sức khỏe (SoH) của pin.
BMS ngăn ngừa quá điện áp, quá nhiệt và các rủi ro khác bằng cách kiểm soát quá trình sạc và xả. Nó là điều cần thiết để đảm bảo an toàn cho cả pin và người dùng.
Chức năng giao tiếp truyền tín hiệu giữa các thành phần BMS bên trong và các thiết bị bên ngoài. BMS có thể hiển thị dữ liệu trên bảng điều khiển hoặc giao diện người-máy (HMI). Kết nối với bộ sạc, tích hợp hoặc riêng biệt, có thể có dây hoặc không dây.
Tại sao hệ thống quản lý pin lại quan trọng đối với pin lithium-ion
Pin lithium-ion có chất điện phân lỏng dễ cháy nên phải hoạt động tối ưu và trong giới hạn an toàn để ngăn chặn hỏa hoạn.
Hệ thống quản lý pin hoạt động như thế nào?
Hệ thống quản lý pin, được kết nối với các cảm biến, giám sát điện áp, dòng điện và nhiệt độ của từng tế bào. Nó phân tích dữ liệu để đảm bảo các ô hoạt động trong các tham số đã đặt và thực hiện hành động để giải quyết vấn đề.
BMS điều khiển hệ thống làm mát để giảm nhiệt độ của bộ pin nếu pin quá nóng. Nó cũng cân bằng các tế bào bằng cách truyền năng lượng giữa chúng để duy trì điện áp bằng nhau.
BMS ghi lại dữ liệu để đánh giá năng lượng vào và ra khỏi bộ pin cũng như tình trạng tổng thể. Pin lithium-ion sử dụng dữ liệu này để phát hiện khi nào pin cạn và sau đó tắt. Đây là lý do tại sao chúng không có dấu hiệu chết giống như pin axit chì mà chỉ cần tắt đi.
Lợi ích của hệ thống quản lý pin là gì?
Lợi ích của BMS bao gồm:
- Chức năng an toàn đặc biệt cho quy mô lớn gói pin lithium-ion, ngăn ngừa cháy nổ và hư hỏng
- Kéo dài tuổi thọ và độ tin cậy của pin bằng cách quản lý các tế bào trong giới hạn vận hành an toàn
- Tối ưu hóa hiệu suất và phạm vi hoạt động của pin cân bằng tế bào
- Cung cấp chẩn đoán, thu thập dữ liệu và liên lạc về trạng thái pin
- Giảm chi phí tổng thể và yêu cầu bảo hành bằng cách bảo vệ hệ thống pin
Các biện pháp bảo vệ được cung cấp bởi hệ thống quản lý pin
Các biện pháp bảo vệ của hệ thống quản lý pin như sau:
Dưới và quá điện áp
BMS bảo vệ các tế bào pin lithium-ion khỏi bị hư hỏng do sạc quá mức (điện áp tế bào quá cao) hoặc xả quá mức (điện áp tế bào quá thấp). Nó ngăn ngừa các tình huống dưới và quá điện áp có thể gây hại cho pin.
Nhiệt độ cực cao
Sự an toàn và ổn định của pin lithium-ion phụ thuộc vào việc kiểm soát nhiệt độ. Vượt quá giới hạn tới hạn có thể gây ra sự thoát nhiệt và những đám cháy không thể dập tắt.
BMS theo dõi nhiệt độ, điều khiển quạt làm mát và có thể tắt các tế bào để duy trì điều kiện thích hợp.
Bảo vệ khỏi quần short
Sự thoát nhiệt cũng có thể xảy ra do chập mạch bên trong và bên ngoài.
Do đó, bảo vệ khỏi quần short là một phần quan trọng của hệ thống quản lý pin.
Hệ thống quản lý pin tích hợp pin Holo
Holo Battery cung cấp các tùy chọn BMS tùy chỉnh để bảo vệ khỏi các nguyên nhân hỏng pin phổ biến như đoản mạch, dòng điện cao, nhiệt độ quá cao và các sự cố về điện áp.
BMS của chúng tôi có nhiều kích cỡ khác nhau để phù hợp với thiết lập của bạn, đồng thời chúng tối ưu hóa thời lượng pin và cung cấp dữ liệu hiệu suất.
Dù cung cấp năng lượng cho các thiết bị nhỏ hay hệ thống năng lượng lớn, chúng tôi đều cung cấp các giải pháp BMS đáng tin cậy, thân thiện với người dùng.
Phần kết luận
Pin lithium-ion mang lại nhiều lợi ích nhưng cần được giám sát, quản lý và cân bằng để đảm bảo an toàn và tuổi thọ tối ưu. Hệ thống quản lý pin đóng vai trò then chốt, giúp pin hoạt động an toàn và hiệu quả để bạn có thể yên tâm sử dụng.
Bài viết liên quan:
