Ce gestionează un sistem de management al bateriei (BMS)?

În vehiculele cu energie noi, în stațiile electrice de stocare a energiei și în echipamentele cu baterii cu litiu, funcționarea sigură, eficientă și de lungă durată{0}}a acumulatoarelor cu litiu se bazează în mare măsură pe un BMS (Sistem de management al bateriei). Mulți oameni știu doar că bateriile au putere și pot stoca energie, dar nu știu că BMS este „creierul” crucial al bateriei. Acest articol, care combină cinci funcții de bază, descompune pe deplin aspectele cheie ale gestionării bateriei gestionate de BMS.

Întregul cip BMS funcționează în jurul a cinci dimensiuni, formând o buclă închisă completă de gestionare a bateriei: detecție, protecție, echilibrare, management termic și comunicare.

1. Sentire:Monitorizare-în timp real, înțelegerea stării complete a bateriei

BMS este ca cele „cinci simțuri” ale bateriei, colectând continuu trei puncte de date de bază 24/7: tensiune, curent și temperatură. Prin tensiunea totală, tensiunea individuală a celulei, curentul total al circuitului și colectarea datelor de temperatură în mai multe-puncte, captează cu precizie condițiile de operare-în timp real ale fiecărei celule, oferind baza de date pentru toate funcțiile.

2. Protecție:Scut cu patru-pliuri pentru a proteja siguranța bateriei. Pe baza datelor colectate de senzori, BMS încorporează un mecanism de protecție de siguranță cu patru-straturi pentru a elimina riscurile de incendiu, bombare și defecțiune a bateriei: protecție la supraîncărcare, protecție la supra-descărcare, protecție la supracurent și protecție la supra-temperatură. Odată ce datele ating un prag periculos, circuitul este imediat întrerupt și puterea este limitată.

3. Echilibrare:Coordonare celulară pentru încărcare și descărcare sincronizate. Pachetele de baterii litiu-ion constau din zeci sau chiar sute de celule conectate în serie. Pot apărea diferențe de capacitate și tensiune a celulei între utilizarea din fabrică și utilizarea pe termen lung-, iar efectul „cea mai slabă verigă” reduce semnificativ capacitatea totală utilizabilă a pachetului. Funcția de echilibrare unifică tensiunea celulei, elimină diferențele de tensiune și îmbunătățește capacitatea generală a bateriei și durata de viață.

4. Managementul termic:Menținerea temperaturii optime de funcționare a bateriei. Performanța bateriei cu litiu-ion depinde în mare măsură de temperatură-: încărcarea la-temperatura scăzută duce cu ușurință la placarea cu litiu și deteriorarea celulelor, în timp ce încărcarea și descărcarea la-temperatură ridicată accelerează degradarea și prezintă pericole pentru siguranță. BMS, împreună cu sistemul de management termic, activează elemente de încălzire pentru a preîncălzi bateria la temperaturi scăzute și activează ventilatoarele și conductele de răcire cu lichid pentru a disipa căldura la temperaturi ridicate, blocând bateria în intervalul optim de funcționare.

5. Comunicare:Comunicare în sus și în jos, facilitând schimbul de informații între vehicul și utilizator.

BMS-ul acționează ca „purtător de cuvânt” extern al bateriei. Pe plan intern, colectează date de la fiecare celulă printr-o conexiune-în lanț. În exterior, interacționează cu VCU și stațiile de încărcare ale vehiculului prin intermediul magistralei CAN, sincronizând simultan datele cu cloud și o aplicație mobilă. Poate transmite semnale de putere și nivelul bateriei către vehicul și poate afișa proprietarului intervalul rămas și starea de sănătate a bateriei.

ACEY-BP24-300A400Aaparat de testare bmseste o platformă de testare de-înaltă precizie concepută pentru verificarea funcțională completă a plăcilor de protecție a bateriilor cu litiu și a sistemelor de gestionare a bateriilor (BMS).

1. Colectare cuprinzătoare de date brute ale bateriei

BMS se bazează pe patru tipuri de hardware de achiziție de date pentru a realiza detectarea datelor:

• Măsurarea tensiunii totale: detectează tensiunea totală a acumulatorului pentru a determina rezerva totală de energie;
• Măsurarea tensiunii individuale a celulei: colectează tensiunea fiecărei celule individuale pentru a localiza cu precizie celulele defecte cu o tensiune anormală;
• Măsurarea curentului total: monitorizează curentul circuitului de încărcare și descărcare pentru a calcula cantitatea de încărcare și descărcare;
• Măsurarea temperaturii în mai multe-puncte: implementează sonde de temperatură în mai multe locații din cadrul acumulatorului pentru a monitoriza creșterea temperaturii celulei în timp real.

După colectarea datelor brute, BMS calculează automat patru parametri de stare de bază, transformând datele brute în informații eficiente pe care utilizatorii și vehiculul le pot înțelege.

2. Scut de protecție de patru ori-

La detectarea datelor anormale, BMS activează imediat protecția pe niveluri pentru a elimina riscul de evadare termică la sursă:

• Protecție la supraîncărcare: Când tensiunea celulei atinge limita superioară în timpul încărcării (4,25 V pentru bateriile cu litiu convenționale), circuitul de încărcare este deconectat automat, prevenind încărcarea ulterioară și bombarea celulelor și incendiul.
• Protecție peste-descărcare: atunci când tensiunea de descărcare scade la limita sa inferioară (2,8 V pentru bateriile cu litiu convenționale), ieșirea de descărcare este întreruptă pentru a preveni deteriorarea permanentă din cauza epuizării profunde a celulelor.
• Protecție la supracurent: atunci când curentul de încărcare/descărcare depășește pragul de siguranță, siguranța sau comutatorul de -tensiune înaltă este declanșat pentru a se deconecta, prevenind defectarea celulei cu curent ridicat.
• Protecție la supra-temperatură: când temperatura bateriei depășește limita de siguranță (de obicei 55 de grade), puterea de ieșire este limitată sau chiar oprită, inițiind răcirea și disiparea căldurii.

Pe scurt: Sensing sunt ochii BMS, protecția sunt mâinile și picioarele sale; numai identificând cu exactitate pericolul poate lua rapid măsuri pentru a proteja siguranța bateriei.

1. Echilibrarea celulelor: depășirea efectului de baril și maximizarea capacității bateriei
Atunci când mai multe celule sunt conectate în paralel sau în serie, apare o diferență semnificativă de tensiune: în timpul încărcării, celula cu cea mai mare tensiune este complet încărcată prima, forțând sistemul să oprească încărcarea, în timp ce celulele cu tensiune mai scăzută-rămase nu pot fi încărcate complet; în timpul descărcării, celula cu cea mai mică tensiune este descărcată mai întâi, forțând sistemul să se închidă, în timp ce celulele de-înaltă tensiune păstrează încă o cantitate mare de încărcare. Acesta este efectul baril, unde celula cea mai slabă determină capacitatea totală utilizabilă a acumulatorului. BMS netezește diferența de tensiune a celulei prin două metode de echilibrare:

Echilibrare pasivă:Se bazează pe rezistențe pentru a disipa încărcătura în exces din celulele de-înaltă tensiune sub formă de căldură. Această metodă este simplă ca structură și costuri reduse, dar energia este irosită. Este folosit mai ales în stocarea energiei cu costuri reduse-și echipamente cu viteză redusă.

Echilibrare activă:Utilizează condensatoare și inductori ca purtători de energie pentru a transfera încărcătura în exces de la celulele de-tensiune înaltă la celulele de-joasă tensiune. Această metodă nu are risipă de energie și eficiență ridicată de echilibrare și este utilizată pe scară largă în vehiculele obișnuite cu energie nouă și în stocarea de energie de vârf-.

După echilibrare, tensiunile celulelor sunt consistente, crescând capacitatea de utilizare a acumulatorului și prelungind semnificativ durata de viață a ciclului acestuia.

2. Rețea de comunicații dual-strat pentru interoperabilitatea datelor

Comunicarea BMS constă din două rețele: internă și externă.

• Comunicare internă (daisy-lanț): cipurile de achiziție a celulei sunt conectate în serie pentru a colecta sincron date de tensiune și temperatură de la fiecare celulă, care sunt apoi agregate la MCU de control principal.
• Comunicare externă (CAN bus + cloud): Interacționează cu controlerul vehiculului (VCU) și pile de încărcare prin linii CAN; simultan, datele sunt încărcate în platforma cloud și în aplicația mobilă, permițând proprietarilor să verifice oricând nivelul bateriei, autonomia, starea bateriei și alarmele de eroare.

Bateriile cu litiu sunt componente de stocare a energiei extrem de-sensibile la temperatură: temperaturile ambientale scăzute pot provoca depunerea de litiu în interiorul celulelor în timpul încărcării, dăunând permanent capacitatea bateriei; încărcarea și descărcarea continuă cu putere mare-la temperaturi ridicate accelerează descompunerea electroliților, ducând cu ușurință la evadarea termică. BMS (Battery Management System) funcționează împreună cu întregul sistem de management termic pentru a realiza un control bidirecțional al temperaturii:

• Condiții de-temperatură scăzută: elementele de încălzire-încorporate sunt activate pentru a încălzi uniform acumulatorul, permițând încărcarea și descărcarea cu putere mare-doar după atingerea unei temperaturi adecvate;
• Condiții de-temperatură ridicată: ventilatoarele de răcire și conductele de răcire cu lichid sunt activate pentru a elimina căldura din celule, reducând temperatura generală a acumulatorului, limitând în același timp puterea de ieșire pentru a preveni supraîncălzirea ulterioară. Un mediu stabil de control al temperaturii este crucial pentru extinderea ciclului de viață a bateriei și prevenirea accidentelor de siguranță.

Dacă comparăm un pachet de baterii cu litiu cu un depozit și celulele cu rafturile care stochează energie electrică, atunci BMS este managerul-tual, acționând ca majordom, garda de corp, medic și coordonator:

Fie că este vorba de vehicule de pasageri cu energie noi, triciclete electrice, biciclete electrice, stocare de energie industrială și comercială sau dispozitive portabile cu baterii cu litiu, un BMS bine conceput și complet funcțional este o condiție prealabilă pentru funcționarea sigură și stabilă a sistemelor de baterii cu litiu și o componentă de bază indispensabilă în procesele de cercetare, dezvoltare, producție și reciclare a industriei bateriilor cu litiu.

Oferim baterii cu litiu BMS și echipamente de testare BMS. Vă rugăm să nu ezitați să ne contactați dacă aveți întrebări.

Acey New Energy este specializată în cercetarea și producția de echipamente de ultimă generație pentru baterii cu litiu-ion. Vă putem oferi o soluție unică-pentru linia de asamblare a bateriei litiu-ion, dacă sunteți nou în industria bateriilor litiu-ion și doriți să vă construiți propria linie de producție a bateriilor litiu-ion sau linia de asamblare a bateriei litiu-ion, vă putem oferi asistență tehnică și îndrumări profesionale, nu ezitați să ne contactați!

Contactați acum