8 Arbetsprincip för BMS
1. Datainsamling
BMS samlar in realtidsstatusdata för battericeller genom inbyggda sensorer som spänningssensorer, strömsensorer och temperatursensorer. Sensorer övervakar spänningen, strömmen och temperaturen för varje battericell för att säkerställa att de är inom ett säkert område.
2. Ange uppskattning
SOC (State of Charge): BMS använder vissa algoritmer (som Coulomb-räkning, öppen kretsspänning eller fusionsalgoritm, etc.) för att uppskatta batteriets laddningstillstånd och bestämma den nuvarande återstående batterikapaciteten.
SOH (State of Health): Analysera batteriets prestandadata (som kapacitet, internt motstånd, etc.), utvärdera batteriets hälsostatus och avgör om det behöver underhållas eller bytas ut.
3. Laddnings- och urladdningshantering
Laddningskontroll: Under laddningsprocessen justerar BMS laddningsströmmen och laddningsstrategin baserat på SOC- och SOH-informationen för batteriet för att förhindra överladdning och säkerställa att batteriet laddas enligt en säker laddningskurva.
Urladdningskontroll: Under urladdningsprocessen övervakar BMS batterispänningen och strömmen för att säkerställa att det inte finns något överurladdningsfenomen (dvs. batterispänningen är under säkerhetströskeln).
4. Balanserad förvaltning
Se till att spänningen och kapaciteten för varje enhet i batteripaketet är konsekvent, och BMS kommer att implementera balanserad hantering:
Passiv balansering: Förbrukar överskottseffekt från högspänningsenheter genom resistorer.
Aktiv balansering: överföring av överskottsel från en enhet till en annan för att uppnå mer effektiv balansering.
5. Skyddsmekanism
Överladdningsskydd: Övervaka batterispänningen för att säkerställa att den inte överskrider den specificerade spänningströskeln under laddning.
Överladdningsskydd: upptäcker batterispänning för att förhindra att den faller under en säker tröskel.
Kortslutnings- och överströmsskydd: När en kortslutning eller onormal ström upptäcks bryts strömförsörjningen snabbt för att skydda batteriet och utrustningen.
Övertemperaturskydd: Övervaka temperaturförändringar och stoppa automatiskt laddning och urladdning när temperaturen överstiger det inställda värdet.
6. Dataregistrering och kommunikation
BMS kommer att registrera och lagra övervakningsdata i realtid och överföra data till externa enheter (som laddare, övervakningssystem, etc.) via kommunikationsgränssnitt (som CAN, RS485, etc.) för att uppnå realtidsövervakning och data analys.
7. Användargränssnitt
BMS är vanligtvis utrustad med ett användargränssnitt som ger visuella visningar av batteristatus, laddnings- och urladdningshistorik, felinformation och annan data för användare att övervaka och hantera.
8. Intelligent optimering
Avancerat BMS använder också teknologier som dataanalys och maskininlärning för att kontinuerligt optimera laddnings- och urladdningsstrategier, förbättra batteriets prestanda och livslängd.
9 BMS trenivåarkitektur
1. Grundlager (hårdvarulager): battericellsövervakningsenheter (BCMU) eller slavenheter:
Sensorer: inklusive spänningssensorer, strömsensorer och temperatursensorer, ansvariga för realtidsövervakning av enskilda batteriers status.
Styrenhet: vanligtvis en mikrokontroller (MCU) eller digital signalprocessor (DSP), som används för att bearbeta sensordata och utföra övervaknings- och hanteringsfunktioner.
Balanseringskrets: en passiv eller aktiv balanseringskrets som används för att säkerställa konsistensen av kraften mellan battericellerna.
Skyddskrets: inklusive överladdning, överurladdning, kortslutning och övertemperaturskyddskretsar för att säkerställa att batteriet fungerar inom ett säkert område.
Kommunikationsgränssnitt: ett gränssnitt som används för kommunikation med externa enheter såsom laddare, växelriktare och övervakningssystem, såsom CAN, RS485, UART, etc.
2. Mellanskikt (kontrollskikt) Master Unit eller Battery Pack Management Unit (BPMU):
Databehandling: Ansvarig för realtidsbehandling av sensordata från basskiktet, inklusive SOC (State of Charge) och SOH (State of Health) beräkningar.
Balanshantering: implementera dynamiskt balansstrategier baserade på batteristatus för att säkerställa balanserade effektnivåer mellan varje battericell.
Laddnings- och urladdningshantering: Kontrollera laddnings- och urladdningsprocessen för att säkerställa säker drift inom laddnings- och urladdningsområdet.
Säkerhetsövervakning: Realtidsövervakning av batteristatus, snabb respons på möjliga onormala situationer som överladdning, överladdning, kortslutningar etc.
Efter informationsinsamling kommunicerar den med den tredje nivån via en kommunikationslänk, ofta med hjälp av CAN- eller Ethernet-kommunikationsmetoder.
3. Applikationslager för övre skikt (användarskikt) systemhanteringsenhet (System Management Unit) eller central styrenhet (CCU):
Användargränssnitt: Ger ett användarvänligt gränssnitt som visar status, historiska data och felinformation för batteripaketet för användarövervakning och drift.
Dataregistrering och analys: Registrera batterianvändningsdata, utför dataanalys, tillhandahåll batteriprestandarapporter och underhållsrekommendationer.
Fjärrövervakning och hantering: Nätverksgränssnitt möjliggör fjärrövervakning, vilket gör att användare kan hantera och underhålla batteripaket från olika platser.
10 BMS-tekniktyp
1. Distribuerat BMS: Integrera övervakning och kontroll av varje battericell i battericellen och överför information till huvudstyrenheten genom kommunikationsprotokoll. Kännetecknet är att varje battericell har ett oberoende övervaknings- och kontrollsystem, och det finns inget behov av informationsutbyte mellan dem. Detta gör att systemet fungerar normalt även i händelse av ett battericellsfel, vilket säkerställer att systemets övergripande prestanda inte påverkas och förbättrar dess tillförlitlighet.
2. Centraliserat BMS: Övervakningen och kontrollen av alla battericeller är centraliserad i en huvudstyrenhet, och information överförs till huvudstyrenheten genom kommunikationsprotokoll. Fördelen är lägre kostnad, men tillförlitligheten är relativt låg eftersom om huvudkontrollern misslyckas kan det leda till att hela systemet inte fungerar.
3. Modulär BMS: Dela upp battericellen i flera moduler, var och en med ett oberoende övervaknings- och kontrollsystem, och överför information till huvudstyrenheten genom kommunikationsprotokoll. Modular BMS uppnår en balans mellan kostnad och tillförlitlighet, lämplig för energilagringssystem av olika skalor.
Varje typ av BMS har sina unika fördelar och tillämpliga scenarier. Distribuerat BMS är lämpligt för storskaliga energilagringssystem på grund av dess höga tillförlitlighet, enkla underhåll och uppgradering samt större flexibilitet; Centraliserat BMS är lämpligt för småskaliga energilagringssystem på grund av dess låga kostnad; Modulär BMS ger ett balanserat val mellan kostnad och tillförlitlighet. Med utvecklingen av teknik kommer framtida BMS-teknologi att fokusera på att förbättra övervaknings- och kontrollkapaciteten i realtid och stärka standardiseringen och enheten för kommunikationsprotokoll för att ytterligare förbättra säkerheten och tillförlitligheten hos energilagringssystem.