Tampilan:0 Penulis:Editor Situs Publikasikan Waktu: 2024-03-09 Asal:Situs
Sering disebut sebagai 'pengasuh baterai' atau 'pengurus rumah tangga,' Sistem Manajemen Baterai (BMS) adalah teknologi yang dirancang khusus untuk memantau kondisi baterai.Hal ini terutama digunakan untuk manajemen cerdas dan pemeliharaan setiap unit baterai, mencegah pengisian dan pengosongan, memperpanjang masa pakai baterai, dan memantau kondisi baterai.
Komponen utama Sistem Manajemen Baterai PASI mencakup jalur komunikasi, aktuator, pengontrol, dan berbagai sensor.Untuk memastikan mobil energi baru dapat mematuhi semua peraturan dan standar yang berlaku saat berkendara dengan aman, sistem manajemen baterai BMS harus memantau paket baterai dan melakukan tugas berikut.
BMS diperlukan bukan hanya untuk baterai litium tapi juga untuk masa depan baterai keadaan padat Dan baterai ion natrium.
Mengenali Parameter Baterai
Pantau data pengoperasian baterai, termasuk status sel, informasi keseimbangan setiap sel, arus, voltase, suhu, dan aliran cairan pendingin (untuk baterai berpendingin cairan).Termasuk di dalamnya tegangan total, arus total, deteksi suhu (yang terbaik adalah memiliki sensor suhu pada setiap rangkaian baterai dan sambungan kabel utama untuk mencegah pengisian berlebih, pengosongan berlebih, dan bahkan fenomena kutub terbalik), deteksi asap (yang mengawasi kebocoran elektrolit, dll.), dan deteksi isolasi.
Memperkirakan Status Baterai
Hitung status pengoperasian baterai, tegangan maksimum dan minimum, jumlah siklus, kedalaman pengosongan (DOD), kondisi aman (SOS), kondisi kesehatan (SoH), arus pengisian maksimum (CCL), batas arus pengosongan (DCL), internal ketahanan baterai, total waktu pengoperasian, biaya listrik [Ah], pengiriman atau penyimpanan, deteksi suhu, dan apakah baterai didinginkan dengan cairan atau udara.
Terdiri dari lokasi kesalahan, keluaran informasi kesalahan, penilaian jenis kesalahan, dan deteksi kesalahan.Peringatan dini dan metodologi diagnostik disebut sebagai deteksi kesalahan.Kegagalan paket baterai dapat disebabkan oleh sensor, aktuator (seperti kontaktor, kipas, pompa, pemanas, dll.), rangkaian baterai tegangan tinggi, subsistem manajemen termal, jaringan, berbagai perangkat keras pengontrol. dan masalah perangkat lunak, dll.
Tegangan berlebih (overcharge), tegangan rendah (overdischarge), arus berlebih, suhu sangat tinggi, gangguan hubung singkat internal, sambungan longgar, kebocoran elektrolit baterai, pengurangan isolasi, dan masalah lainnya semuanya dianggap sebagai kesalahan pada baterai itu sendiri. .
Kontrol Keamanan dan Alarm untuk Baterai
Termasuk kontrol keselamatan listrik tegangan tinggi dan manajemen sistem termal.Untuk mencegah suhu tinggi atau rendah, pengisian daya berlebih, pengosongan berlebih, arus berlebih, kebocoran, dan kerusakan lain pada baterai dan manusia, Sistem Manajemen Baterai BMS akan mendiagnosis masalah, memberi tahu pengontrol kendaraan melalui jaringan, dan meminta pengontrol kendaraan untuk diproses secara efektif.Setelah ambang batas tertentu, Sistem Manajemen Baterai BMS memiliki kemampuan untuk memutus aliran listrik sirkuit utama.
Modul manajemen pengisian daya pada Sistem Manajemen Baterai (BMS) mengatur pengisi daya untuk mengisi daya baterai LiFePO4 dengan aman berdasarkan tingkat daya, suhu, dan properti baterai pengisi daya.
Kapasitas baterai kurang dari kapasitas monomer terkecil dalam kelompok karena ketidakkonsistenan.Pemerataan baterai menggunakan prosedur keseimbangan aktif atau pasif, disipasi atau non-disipatif berdasarkan informasi baterai tunggal dalam upaya untuk mendapatkan kapasitas paket baterai sedekat mungkin dengan kapasitas tunggal minimal.
Pertahankan peningkatan terus-menerus dalam kinerja baterai dan kelola secara aktif varian setiap baterai.
Kekuatan pemanasan aktif dan pembuangan panas diatur berdasarkan data distribusi suhu dalam paket baterai serta persyaratan pengisian dan pengosongan.Hal ini memungkinkan baterai beroperasi pada suhu optimal dan memaksimalkan kinerjanya.
Sistem Manajemen Baterai BMS memerlukan komunikasi dengan node jaringan, seperti pengontrol kendaraan, untuk melaporkan status pengoperasian ke perangkat lain melalui protokol komunikasi CAN;Sementara itu, BMS sulit untuk dibongkar pada kendaraan dan mencakup kalibrasi online, pemantauan, pembuatan kode otomatis, dan pengunduhan program online (diperbarui tanpa mengeluarkan produk).
Untuk menyimpan informasi penting dalam penyimpanan, termasuk kode kesalahan, konsistensi, pengisian dan pengosongan kumulatif nomor Ah, SOC, SOH, SOF, dan SOE.BMS mobil yang sebenarnya hanya dapat memiliki sebagian dari perangkat keras dan perangkat lunak yang disebutkan di atas.Minimal satu sensor suhu dan satu sensor tegangan baterai harus dipasang di setiap sel baterai.Satu pengontrol BMS dapat digunakan untuk sistem baterai dengan beberapa lusin baterai, atau fungsi BMS dapat diintegrasikan ke dalam pengontrol utama kendaraan.Satu modul baterai dapat dikelola oleh pengontrol utama dan banyak pengontrol bawahan dalam sistem baterai dengan ratusan sel baterai.Mungkin ada beberapa kontaktor rangkaian dan modul penyeimbang untuk setiap modul baterai dengan beberapa lusin sel baterai.Modul-modul ini digunakan untuk mengatur modul baterai dari pengontrol, yang berfungsi sebagai pengukur tegangan dan arus, mengoperasikan kontaktor, menyeimbangkan sel baterai, dan berinteraksi dengan pengontrol utama.Pengontrol utama akan memperkirakan kondisi baterai, mendiagnosis kesalahan, mengatur suhu, dan fungsi lainnya berdasarkan data yang disediakan.
Mobil listrik memiliki lingkungan pengoperasian yang sulit, oleh karena itu BMS harus memiliki kemampuan interferensi anti-elektromagnetik yang kuat selain radiasi eksternal yang rendah.
Sebagai pusat pemantauan paket baterai untuk kendaraan energi baru, sistem manajemen BMS harus memantau suhu baterai, voltase, arus pengisian dan pengosongan, dan parameter relevan lainnya untuk pemantauan dinamis waktu nyata.Bila diperlukan, ia juga dapat mengambil tindakan darurat untuk melindungi baterai monomer dan mencegah masalah keamanan pada baterai agar tidak terisi daya secara berlebihan, terlalu panas, atau mengalami korsleting.
Sistem kendaraan listrik dapat memulihkan energi untuk mengisi baterai.
Baik keseluruhan paket baterai maupun setiap sel di dalam paket baterai dilindungi oleh kemampuan pemantauan dan kontrol BMS.Saat ini, baterai litium-ion adalah jenis baterai yang paling padat energi dan merupakan pilihan utama untuk berbagai aplikasi, termasuk sistem penyimpanan energi berukuran besar, mobil listrik, dan gadget elektronik berukuran kecil.Meskipun baterai litium memiliki kinerja yang luar biasa, terdapat pedoman ketat dalam penggunaannya, dan baterai tersebut memiliki area pengoperasian aman (SOA) yang ditetapkan.
Baterai rentan terhadap hasil yang parah dan kerusakan permanen jika tidak ada pemantauan dan pengelolaan PASI.Alhasil, desain BMS pun cukup rumit.Fitur pemantauan memastikan kelistrikan baterai litium, kontrol, suhu, dan parameter lainnya aman.Untuk menjaga voltase, arus, dan suhu baterai atau modul apa pun yang dipantau BMS agar tidak berada di atas area pengoperasian aman (SOA), operasikan dalam rentang data.
Solusi manajemen baterai tidak memiliki standar yang ditetapkan.Variabel berikut sering dikaitkan dengan pelaksanaan fungsi teknis dan desain:
Durasi siklus, masalah keamanan dengan aplikasi baterai, dan persyaratan garansi
peraturan yang mengatur hukuman atas ketidakpatuhan terhadap standar keselamatan, dan persyaratan sertifikasi pemerintah nasional
Fitur paling mendasar dari desain BMS adalah manajemen kapasitas dan manajemen perlindungan baterai.Diantaranya adalah manajemen keselamatan baterai, yang memungkinkan baterai beroperasi dalam rentang tegangan dan arus aman yang telah ditentukan.Ia juga secara aktif mengatur suhu dan menyertakan fitur pencegahan panas berlebih untuk menjaga baterai dalam kondisi pengoperasian yang sehat.
Karena arus dan tegangan berdampak pada keamanan baterai, memantau arus dan tegangan baterai merupakan bagian mendasar dari perlindungan baterai.Untuk menghemat baterai, produsen sering kali mengatur BMS ke rentang tegangan dan arus kerja standar.Hal ini akan memperpanjang masa pakai baterai dan mencegahnya berfungsi melebihi nilai nominalnya.
Baterai litium-ion sering kali memiliki batasan arus sesaat, rentang puncak arus, waktu penggunaan pengisian dan pengosongan, dan mekanisme perlindungan lainnya untuk batas arus pengisian dan pengosongannya.Misalnya, dimungkinkan untuk memprediksi arus kontinu maksimum sesaat pada pembangkit listrik penyimpan energi dan mobil listrik.Sistem BMS akan menyebabkan penurunan arus atau penghentian arus total jika berada di luar jangkauan proteksi yang diprediksi.
Tegangan baterai lithium juga harus berfungsi dalam rentang tegangan.Komposisi kimiawi yang unik dan kondisi operasional baterai litium menentukan kisaran tegangan amannya.Baterai lithium bertegangan rendah berpotensi mengembangkan dendrit tembaga pada anoda, yang akan meningkatkan laju pengosongan otomatis baterai dan membahayakan keselamatan.Penggunaan tegangan rendah dapat mengakibatkan efek memori dimana baterai litium kehilangan kapasitas.
Untuk memaksimalkan masa pakai baterai, tegangan sering kali diatur saat mengisi daya atau mengoperasikan beban arus yang signifikan.Keadaan apa pun yang membatasi volume bateraitage harus diketahui oleh BMS.Ketika tegangan mencapai batas tinggi, pengisian daya dapat berkurang atau berhenti sama sekali;ketika tegangan mendekati rendah, itu menurunkan beban.Misalnya, BMS pada mobil listrik akan menurunkan torsi traksi keluaran motor untuk melindungi baterai ketika tegangan baterai turun saat kendaraan beroperasi.
Suhu baterai dapat dikontrol oleh BMS dengan memanaskan atau mendinginkannya.Dengan menyiapkan sistem pendingin cair dan pemanas untuk mengatur suhu baterai, katakanlah dari 30 hingga 35 derajat Celcius, suhu baterai dapat dicegah agar tidak naik atau turun terlalu banyak.
Kapasitas baterai litium yang beroperasi pada suhu rendah pada dasarnya akan menurun drastis, meskipun faktanya baterai litium-ion memiliki kisaran suhu pengoperasian yang luas.Hal ini sebagian besar disebabkan oleh aktivitas kimia yang lebih rendah pada suhu rendah.Di bawah 5 derajat Celcius, sebagian besar baterai litium tidak dapat diisi dengan cepat.Tidak diperbolehkan mengisi daya di bawah 0 derajat Celcius.Kontrol suhu sangat penting meskipun baterai lithium bekerja lebih baik pada suhu rendah dibandingkan baterai timbal-asam.Hal ini karena pelapisan logam litium dapat terjadi dari baterai anoda pengisian suhu rendah, dan getaran serta tekanan dapat merusak struktur internal baterai secara permanen.
Meningkatkan kapasitas baterai adalah komponen penting BMS.Paket baterai akan cepat menjadi usang jika pemeliharaan manajemen kapasitas tidak dilakukan.Fakta bahwa setiap kondisi baterai bervariasi secara tidak teratur adalah penyebab utama masalah ini.Paket baterai terdiri dari baterai yang dihubungkan secara paralel dan seri.Baterai dapat memiliki konsistensi yang sangat bervariasi.Contoh faktor yang dapat menyebabkan variasi pada sel baterai mencakup pengosongan otomatis dan pelemahan baterai.
BMS memiliki kemampuan untuk mengatur dan menyeimbangkan kapasitas ketika terjadi ketidakkonsistenan baterai.Untuk menghindari pengisian daya yang berlebihan, baterai tunggal yang melakukan pengisian cepat, misalnya, akan berhenti mengisi daya sebelum mencapai kapasitas penuh dan sebagai gantinya akan terus mengisi daya baterai yang pengisiannya lambat selama proses pengisian daya.Selanjutnya, BMS akan mempertahankan pengisian dan pengosongan yang tidak merata, menghentikan pengisian daya atau pengosongan baterai yang berlebihan, meratakan status pengisian baterai secara keseluruhan, dan memaksimalkan kapasitasnya.
Hanya ada satu BMS secara total, dan terhubung ke semua unit baterai.Baterai berukuran besar memerlukan banyak kabel penghubung, sehingga menyulitkan pemeliharaan dan pemecahan masalah secara umum.
Arsitektur BMS yang bersifat modular
Paket baterai dirancang dengan beberapa BMS, salah satunya berfungsi sebagai modul utama dan bertugas mengawasi modul BMS lainnya.Meskipun desain ini cukup mahal, namun mudah dirawat dan di-debug serta memiliki skalabilitas yang kuat.
Arsitektur master/slave BMS
Pengaturan ini mirip dengan struktur modular di mana BMS master menangani semua tugas komputasi, kontrol, dan komunikasi, sedangkan BMS budak hanya bertanggung jawab untuk mengirimkan data pengukuran.Pengaturan ini cukup menyederhanakan fungsi sekaligus menghemat uang.
Arsitektur untuk BMS terdistribusi
Setiap baterai terintegrasi dengan modul papan kontrol BMS.Setiap BMS mengelola komputasi dan komunikasinya sendiri.Tampaknya strukturnya sederhana.Di sisi lain, pemeliharaan dan pemecahan masalah menjadi lebih sulit dan mahal ketika BMS diperlukan untuk setiap baterai.
Karena baterai lithium memiliki kepadatan energi yang tinggi, tingkat toleransi kesalahan BMS cukup rendah.Baterai lithium-ion yang aktif secara kimia kini termasuk yang paling aman berkat kemajuan BMS dan teknologi lithium-ion.
