Что функция BMS?

Какова функция BMS?

Система управления батареей (BMS) - это любая электронная система, которая управляет перезаряжаемой батареей (элементом или аккумуляторным комплектом), например, защищая батарею от работы за пределами ее безопасной рабочей зоны,отслеживание его состояния, вычисление вторичных данных, отчетность этих данных, контроль его окружения, его аутентификация и / или балансирование.

Аккумуляторная батарея, построенная вместе с системой управления аккумулятором с внешней шиной передачи данных, является интеллектуальной батареей.

Защита

BMS может защищать свою батарею, не позволяя ей работать вне своейбезопасная рабочая зона, например:

• Перезарядка
• Перегрузка
• Перенапряжение во время зарядки
• Перенапряжение во время сброса
• Перенапряжение во время зарядки, особенно важно длясвинцовая кислота,Литий-ионныеиLiFePO4клетки
• Низкое напряжение при разрядке, особенно важно для литий-ионных и LiFePO4 элементов
• Сверхтемпература
• Зарядка при низкой температуре
• Сверхдавление (NiMHбатареи)
• обнаружение заземления или утечки тока (система контроля того, что высоковольтная батарея электрически отключена от любого проводящего объекта, к которому можно прикоснуться, например корпуса транспортного средства)

Система BMS может предотвратить работу за пределами безопасной рабочей зоны батареи путем:

• Включая внутреннийпереключатель(например,релейилимосфета) который открывается, если аккумулятор работает за пределами безопасной зоны
• Просить устройства, к которым подключена батарея, уменьшить или даже прекратить использование или зарядку батареи.
• Активное управление окружающей средой, например, с помощью обогревателей, вентиляторов, кондиционеров или жидкостного охлаждения

Балансировка

Чтобы максимизировать емкость батареи и предотвратить локальное недозарядку или перезарядку,BMS может активно обеспечивать, чтобы все элементы, составляющие аккумулятор, поддерживались при одном напряжении или состоянии зарядки.BMS может сбалансировать клетки:

• Отходыэнергииот самых заряженных ячеек, соединяя их снагрузка(например, через пассивныерегуляторы)
• Перемешивание энергии из наиболее заряженных элементов в наименее заряженные элементы (балансировщики)
• Снижение тока зарядки до достаточно низкого уровня, который не повредит полностью заряженные элементы, в то время как менее заряженные элементы могут продолжать заряжаться (не относится к литийным химическим элементам)

Подключение батареи к цепи нагрузки

BMS также может иметь систему предварительной зарядки, позволяющую безопасно подключать аккумулятор к различным нагрузкам и исключать чрезмерные входящие токи для загрузки конденсаторов.

Подключение к нагрузкам обычно контролируется с помощью электромагнитных реле, называемых контакторами.Передварительная зарядка может быть либо мощность резисторов, подключенных в серии с нагрузками, пока конденсаторы не заряжаютсяВ качестве альтернативыпитание на переключенном режимеconnected in parallel to loads can be used to charge the voltage of the load circuit up to a level close enough to battery voltage in order to allow closing the contactors between battery and load circuitBMS может иметь схему, которая может проверить, закрыто ли реле до предварительной зарядки (например, из-за сварки), чтобы предотвратить появление входящих токов.

Коммуникация

Центральный контроллер BMS взаимодействует внутри с аппаратным обеспечением, работающим на уровне ячейки, или внешне с высокоуровневым оборудованием, таким как ноутбуки или компьютер.HMI.

Высокоуровневые внешние коммуникации просты и используют несколько методов

• Различные видысерийная связь.
• Автобус CANкоммуникации, обычно используемые в автомобильной среде.
• Различные видыбеспроводные связи.

Низковольтные централизованные БМС в основном не имеют никакой внутренней связи.

Распределенные или модульные BMS должны использовать некоторую внутреннюю связь между контроллером и ячейкой низкого уровня (модульная архитектура) или контроллер-контроллер (распределенная архитектура).Такие коммуникации сложны.Проблема в переходе напряжения между ячейками. Первый наземный сигнал может быть на сотни вольт выше, чем другой наземный сигнал.Кроме программных протоколов, существуют два известных способа аппаратной связи для систем смены напряжения,оптический изоляторибеспроводная связьДля модульной архитектуры большинство оборудования ограничено максимумом 255 узлов.Для высоковольтных систем время поиска всех элементов является еще одним ограничениемСтоимость модульных систем важна, поскольку она может быть сопоставима с ценой на ячейки.Сочетание аппаратных и программных ограничений приводит к нескольким вариантам внутренней коммуникации:

• Изолированная серийная связь
• беспроводные серийные связи

Чтобы обойти ограничения мощности существующих кабелей USB из-за тепла от электрического тока, протоколы связи, реализованные взарядные устройства для мобильных телефоновдля переговоров повышенного напряжения были разработаны, наиболее широко используемые из которыхБыстрая зарядка QualcommиMediaTek насос экспресс. "VOOC" by Oppo (also branded as "Dash Charge" with "OnePlus") increases the current instead of voltage with the aim to reduce heat produced in the device from internally converting an elevated voltage down to the battery's terminal charging voltage, что, однако, делает его несовместимым с существующими кабелями USB и полагается на специальные кабели USB высокого тока с соответственно более толстыми медными проводами.Подача питания через USBСтандарт нацелен на универсальный протокол переговоров между устройствами мощностью до 240 Вт.

Вычисления

Кроме того, БМС может рассчитывать значения на основе нижеперечисленных пунктов, таких как:^{[Цитата необходима]}

• Напряжение: минимальное и максимальное напряжение элемента
• Состояние ответственности(SoC) илиглубина разряда(DoD), чтобы указать уровень зарядки батареи
• Состояние здоровья(SoH), различно определенное измерение остаточной емкости батареи в % от исходной емкости
• Состояние мощности(SoP), количество мощности, доступного в течение определенного промежутка времени с учетом текущего потребления энергии, температуры и других условий
• Состояние безопасности (SOS)
• Максимальный ток зарядки в видепредел тока зарядки(CCL)
• Максимальный ток разряда в видепредел тока разряда(DCL)
• Энергия [kWh], поставленная с момента последней зарядки или цикла зарядки
• Внутреннее импеданс ячейки (для определения напряжения открытой цепи)
• Заряд [Ah] доставлен или хранится (иногда эта особенность называетсяСчетчик Кулонов)
• Общая энергия, поставленная после первого использования
• Общее время работы с момента первого использования
• Общее количество циклов
• Контроль температуры
• Поток охлаждающей жидкости для аккумуляторов, охлажденных воздухом или жидкостью

Монитор

BMS может контролировать состояние батареи, представленное различными элементами, такими как:

• Напряжение: общее напряжение, напряжение отдельных элементов или напряжение периодических кранов
• Температура: средняя температура, температура входа охлаждающей жидкости, температура выхода охлаждающей жидкости или температура отдельных элементов
• Поток охлаждающей жидкости: для батарей с жидким охлаждением
• Текущий: ток в батарею или из батареи
• Здоровье отдельных клеток
• Состояние балансаиз клеток