Основната BMS (система за управление на батерията) на акумулаторния пакет е решаващ компонент на новия енергиен автомобилен акумулаторен пакет, отговорен за наблюдението, управлението и защитата на безопасната работа на батерийния пакет. Следва подробен анализ на BMS:
1 Определение и функция на BMS
BMS е микропроцесорна система, която интегрира множество функции, специално проектирани да управляват и оптимизират работата на батерийните пакети. Основните му функции включват:
Наблюдение в реално време:Събиране в реално време на ключови параметри като напрежение, ток, температура и т.н. на батерията, за да се гарантира, че батерията работи в оптимално състояние.
Балансирано управление:Чрез използване на активни или пасивни техники за балансиране, последователността на всяка единица в батерията се поддържа, за да се предотврати влошаване на производителността, причинено от разликите в капацитета на батерията.
Защитна функция:Той има множество защитни функции като презареждане, преразреждане, свръхток и свръхтемпература и може да предприеме навременни мерки, когато бъдат открити необичайни ситуации, за да предотврати повреда на батерията или инциденти, свързани с безопасността.
Записване на данни и комуникация:Записвайте историческите данни за работата на батерията и обменяйте данни с други системи чрез комуникационни интерфейси, за да постигнете дистанционно наблюдение и управление.
Удължете живота на батерията:Чрез прецизно управление на батерията, ефективно намалете презареждането и прекомерното разреждане на батерията и удължете нейния експлоатационен живот.
Подобряване на безопасността:Множество защитни механизми могат да предотвратят опасни ситуации като прегряване и късо съединение в батериите, като гарантират безопасността на потребителите и оборудването.
2 Архитектура на BMS система
Дизайнът на батерийния пакет BMS системна архитектура има за цел да осигури безопасна и ефективна работа на батерийния пакет и да удължи експлоатационния му живот. Архитектурата на BMS системата обикновено може да бъде разделена на две части: хардуерна архитектура и софтуерна архитектура. Следва подробен анализ:
1. Хардуерна архитектура
Хардуерната архитектура на BMS е разделена основно на два типа: централизирана и разпределена:
① Централизирана архитектура:
Характеристики:Концентрирайте всички електрически компоненти на една платка, с прост дизайн на веригата и ниска цена.
Предимства:Компактна структура, висока надеждност.
Недостатъци:Кабелният сноп за вземане на проби от единична клетка е сравнително дълъг, падането на напрежението за вземане на проби варира, дизайнът на кабелния сноп за вземане на проби е сложен, броят на каналите за вземане на проби е ограничен и е подходящ за по-малки пакети батерии.
② Разпределена архитектура:
състав:Включва дънна платка (BCU, блок за управление на батерията) и подчинена платка (BMU, блок за управление на батерията). Инсталиран вътре в модула от платката, използван за откриване на индивидуално напрежение, ток и контрол на баланса; Монтажната позиция на дънната платка е сравнително гъвкава, използва се за контрол на релето, оценка на състоянието на заряд (SOC) и защита от електрически наранявания.
Предимства:Кабелът за вземане на проби има равномерно разстояние, по-висока надеждност и поддържа дизайна на по-големи батерийни системи, като например системи за съхранение на енергия на ниво MW.
Недостатъци:Висока цена, изискваща допълнителни чипове за изпращане на информация от всеки модул към дънната платка на BMS.
2. Софтуерна архитектура
Софтуерната архитектура на BMS обикновено включва основен софтуер и софтуер на приложния слой:
① Софтуер от най-долно ниво:
В съответствие със стандартите AUTOSAR, модулната разработка е лесна за разширяване и пренасяне, подобрявайки ефективността на разработката.
Отговаря за директното взаимодействие с хардуера, включително събиране на данни, обработка и генериране на управляващи сигнали.
② Софтуер на приложния слой:
Функционални модули:включително защита на батерията, защита от електрически наранявания, управление на диагностика на неизправности, управление на топлината, управление на реле, управление на подчинена платка, управление на баланса, оценка на SOC и модули за управление на комуникацията.
Алгоритми за управление като PID контрол и филтриране на Калман се използват за постигане на прецизен контрол и оптимизация по време на процесите на зареждане и разреждане на батерията.
Управление на комуникацията:Управлявайте комуникацията между BMS и други системи (като контролни блокове на превозни средства, бордови системи за показване на информация и т.н.), обикновено постигната чрез CAN шина, Ethernet или безжична комуникация.
3. Основни компоненти и функции
BMS системата включва и някои ключови компоненти и функции, за да се гарантира нейната ефективна работа:
Аналогов преден край (AFE):отговорен за обработката на аналогови сигнали (като напрежение, ток и температура) и преобразуването им във форма, подходяща за цифрова обработка.
Микроконтролер (MCU):Като основна изчислителна и контролна единица на BMS, тя отговаря за обработката на данни, наблюдението на състоянието на батерията, изпълнението на алгоритъма за управление, диагностиката на грешки, управлението на комуникацията и други функции.
Модул за баланс:използва се за постигане на енергиен баланс в батерията, като се гарантира, че напрежението и състоянието на зареждане на всички батерийни клетки са възможно най-постоянни и се удължава експлоатационният живот на батерията.
Контролен блок за високо напрежение (HVU):Отговаря за управлението на веригите за високо напрежение на батерията, включително наблюдение на изолацията, откриване на ток, управление на контактора и др.
Индикатор за състоянието на батерията (BTU):Предоставя на потребителите визуално показване на състоянието на батерията, като оставащо ниво на батерията, състояние на зареждане и др.
3 Принцип на работа на BMS
BMS управлява батерийни пакети чрез следните методи:
Регулиране на напрежението:Чрез използване на технология за балансирано напрежение, като например създаване на независими малки вериги или използване на DC/DC трансформатори, за да се гарантира, че напрежението на всяка клетка остава балансирано.
Регулиране на температурата:Във връзка със системи за контрол на температурата като системи за течно охлаждане и принудително въздушно охлаждане, охлаждането на различни части на батерията се контролира, за да се поддържа температурата на всяка част в рамките на най-подходящия работен температурен диапазон.
4 Значението на BMS в батерийните пакети
BMS играе решаваща роля в батерийните пакети, като дори представлява значителна част (около 30%) от общата цена на батерийния пакет. Това е „мозъкът“ на батерията, който осигурява безопасна и ефективна работа на батерията чрез наблюдение и управление в реално време, удължава живота на батерията и подобрява цялостната производителност на новите енергийни превозни средства.
5 примера за приложение
Вземайки Tesla Model S като пример, неговият BMS е вграден в комплекта батериен пакет, като поддържа баланса и производителността на целия батериен пакет чрез наблюдение и управление на състоянието на всяка клетка в реално време. Усъвършенстваната BMS технология на Tesla е един от ключовите фактори, които я отличават на пазара.
В обобщение, BMS, като основен компонент на батерийните пакети, играе незаменима роля в областта на превозните средства с нова енергия. С непрекъснатия напредък на технологиите, BMS технологията също ще продължи да се подобрява и обновява, осигурявайки силна подкрепа за популяризирането и развитието на нови енергийни превозни средства.