Ποια είναι η λειτουργία BMS;

Ποια είναι η λειτουργία του BMS;

Ένα σύστημα διαχείρισης μπαταρίας (BMS) είναι κάθε ηλεκτρονικό σύστημα που διαχειρίζεται μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία (κύτταρο ή μπαταρία), όπως προστατεύοντας τη μπαταρία από την λειτουργία εκτός της ασφαλούς ζώνης λειτουργίας της,Παρακολούθηση της κατάστασής του, υπολογισμός δευτερογενών δεδομένων, αναφορά των δεδομένων αυτών, έλεγχος του περιβάλλοντός του, εξακρίβωση της ταυτότητάς του και / ή ισορροπία.

Μια μπαταρία που είναι κατασκευασμένη μαζί με ένα σύστημα διαχείρισης μπαταρίας με εξωτερική λεωφορεία δεδομένων επικοινωνίας είναι μια έξυπνη μπαταρία.

Προστασία

Το σύστημα BMS μπορεί να προστατεύει την μπαταρία του εμποδίζοντάς την να λειτουργεί εκτός του συστήματοςασφαλής ζώνη λειτουργίας, όπως:

• Υπερφόρτωση
• Υπερβολική εκφόρτωση
• Υπερτάσεις ρεύματος κατά την φόρτιση
• Υπερστροφή κατά την εκφόρτωση
• Υπερτάσεις κατά την φόρτιση, ιδιαίτερα σημαντικές γιαμολύβδινο οξύ,ΛιθιοειδείςκαιLiFePO4κύτταρα
• Υπόταξη κατά την εκφόρτιση, ιδιαίτερα σημαντική για κυψέλες Li-ion και LiFePO4
• Υπερθερμοκρασία
• Η φόρτιση υπό χαμηλή θερμοκρασία
• Υπερπίεση (NiMHμπαταρίες)
• Ανίχνευση σφάλματος γείωσης ή διαρροής ρεύματος (παρακολούθηση του συστήματος ότι η μπαταρία υψηλής τάσης είναι ηλεκτρικά αποσυνδεδεμένη από οποιοδήποτε αγωγό αντικείμενο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί, όπως το σώμα του οχήματος)

Το BMS μπορεί να εμποδίζει τη λειτουργία εκτός της ασφαλούς ζώνης λειτουργίας της μπαταρίας με:

• Συμπεριλαμβανομένης της εσωτερικήςΕπικοινωνία(όπωςαναμεταδότηςήμωσφέτ) που ανοίγει εάν η μπαταρία λειτουργεί εκτός της ασφαλούς ζώνης λειτουργίας της
• Ζητώντας από τις συσκευές στις οποίες είναι συνδεδεμένη η μπαταρία να μειώσουν ή ακόμη και να σταματήσουν τη χρήση ή την φόρτιση της μπαταρίας.
• Ενεργός έλεγχος του περιβάλλοντος, όπως μέσω θερμαντήρων, ανεμιστήρων, κλιματισμού ή ψύξης υγρών

Εξισορρόπηση

Για να μεγιστοποιήσουμε την χωρητικότητα της μπαταρίας, και να αποτρέψουμε την τοπική υποκατάρτιση ή υπερφόρτιση,το BMS μπορεί να διασφαλίζει ενεργά ότι όλα τα κύτταρα που αποτελούν τη μπαταρία διατηρούνται στην ίδια τάση ή κατάσταση φόρτισηςΤο BMS μπορεί να εξισορροπήσει τα κύτταρα με:

• Σπατάληενέργειααπό τα πιο φορτισμένα κύτταρα συνδέοντάς τα σε έναφορτίο(π.χ. μέσω παθητικώνρυθμιστές)
• Ανασύνδεση ενέργειας από τα πιο φορτισμένα κύτταρα στα λιγότερο φορτισμένα κύτταραεξισορρόπησης)
• Μείωση του ρεύματος φόρτισης σε επαρκώς χαμηλό επίπεδο που δεν θα βλάψει πλήρως φορτισμένα κύτταρα, ενώ τα λιγότερο φορτισμένα κύτταρα μπορούν να συνεχίσουν να φορτίζουν (δεν ισχύει για τα κύτταρα χημείας λιθίου)

Σύνδεση της μπαταρίας με το κύκλωμα φορτίου

Ένα BMS μπορεί επίσης να διαθέτει σύστημα προφόρτισης που επιτρέπει έναν ασφαλή τρόπο σύνδεσης της μπαταρίας σε διαφορετικά φορτία και την εξάλειψη των υπερβολικών ρευστών ρεύματος εισόδου για να φορτώσει τους πυκνωτές.

Η σύνδεση με φορτία ελέγχεται συνήθως μέσω ηλεκτρομαγνητικών ρελέων που ονομάζονται επαγγέλτες.Το κύκλωμα προφόρτισης μπορεί να είναι είτε αντίστοιχες ισχύος που συνδέονται σε σειρά με τα φορτία μέχρι να φορτιστούν οι πυκνωτές. Εναλλακτικά, ένατροφοδοσία ηλεκτρικής ενέργειας σε διακόπτηconnected 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 circuitΈνα BMS μπορεί να έχει ένα κύκλωμα που μπορεί να ελέγξει αν ένα ρελέ έχει ήδη κλείσει πριν από την προφόρτιση (λόγω συγκόλλησης, για παράδειγμα) για να αποτρέψει την εμφάνιση ρεύματος εισόδου.

Επικοινωνία

Ο κεντρικός ελεγκτής ενός BMS επικοινωνεί εσωτερικά με το υλικό του που λειτουργεί σε επίπεδο κυττάρου, ή εξωτερικά με υλικό υψηλού επιπέδου όπως φορητοί υπολογιστές ή έναΧΜΙ.

Η εξωτερική επικοινωνία υψηλού επιπέδου είναι απλή και χρησιμοποιεί διάφορες μεθόδους.

• Διαφορετικοί τύποισειριακές επικοινωνίες.
• Διάδρομος CANεπικοινωνίες, που χρησιμοποιούνται συνήθως σε περιβάλλοντα αυτοκινήτων.
• Διαφορετικοί τύποιασύρματες επικοινωνίες.

Τα συγκεντρωτικά BMS χαμηλής τάσης δεν διαθέτουν εσωτερικές επικοινωνίες.

Τα κατανεμημένα ή αρθρωτά BMS πρέπει να χρησιμοποιούν κάποια χαμηλού επιπέδου εσωτερική επικοινωνία κυττάρου-ελεγκτή (Μονουδική αρχιτεκτονική) ή ελεγκτή-ελεγκτή (Διανεμημένη αρχιτεκτονική).Αυτά τα είδη επικοινωνίας είναι δύσκολα.Το πρόβλημα είναι η μετατόπιση τάσης μεταξύ των κυψελών. Το πρώτο σήμα εδάφους του κυψελού μπορεί να είναι εκατοντάδες βολτ υψηλότερο από το άλλο σήμα εδάφους του κυψελού.Εκτός από τα πρωτόκολλα λογισμικού, υπάρχουν δύο γνωστοί τρόποι επικοινωνίας υλικού για συστήματα μετατόπισης τάσης,οπτικό απομονωτήρακαιασύρματη επικοινωνίαΈνας άλλος περιορισμός για τις εσωτερικές επικοινωνίες είναι ο μέγιστος αριθμός κυττάρων.Για τα συστήματα υψηλής τάσης ο χρόνος αναζήτησης όλων των κυψελών είναι ένας άλλος περιορισμόςΤο κόστος των αρθρωτών συστημάτων είναι σημαντικό, διότι μπορεί να είναι συγκρίσιμο με την τιμή των κυψελών.Ο συνδυασμός των περιορισμών υλικού και λογισμικού οδηγεί σε μερικές επιλογές για την εσωτερική επικοινωνία:

• Απομονωμένες σειριακές επικοινωνίες
• ασύρματες σειριακές επικοινωνίες

Για την παράκαμψη των περιορισμών ισχύος των υφιστάμενων καλωδίων USB λόγω της θερμότητας από το ηλεκτρικό ρεύμα, τα πρωτόκολλα επικοινωνίας που εφαρμόζονται σεφορτιστές κινητών τηλεφώνωνΓια να διαπραγματευτούν μια αυξημένη τάση έχουν αναπτυχθεί, οι πιο ευρέως χρησιμοποιούνται από τα οποία είναιΓρήγορη φόρτιση QualcommκαιΗ MediaTek Pump Express. "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 voltageΤο σύστημα αυτό δεν είναι συμβατό με τα υφιστάμενα καλώδια USB και βασίζεται σε ειδικά καλώδια USB υψηλού ρεύματος με αντίστοιχα παχύτερα καλώδια χαλκού.Παροχή ρεύματος USBΤο πρότυπο στοχεύει σε ένα καθολικό πρωτόκολλο διαπραγμάτευσης σε συσκευές έως 240 watts.

Υπολογισμός

Επιπλέον, ένα BMS μπορεί να υπολογίζει τιμές με βάση τα παρακάτω στοιχεία, όπως:^{[αναφορά χρειάζεται]}

• Τετάρτη: ελάχιστη και μέγιστη τάση κυψελών
• Κατάσταση επιφορτισμού(SoC) ήβάθος εκφόρτωσης(DoD), για την ένδειξη του επιπέδου φόρτισης της μπαταρίας
• Κατάσταση υγείας(SoH), μια μετρία με διάφορους ορισμούς της εναπομείναντος χωρητικότητας της μπαταρίας ως ποσοστό της αρχικής χωρητικότητας
• Κατάσταση ισχύος(SoP), η ποσότητα ισχύος που είναι διαθέσιμη για καθορισμένο χρονικό διάστημα, δεδομένης της τρέχουσας κατανάλωσης ισχύος, θερμοκρασίας και άλλων συνθηκών
• Κατάσταση ασφάλειας (SOS)
• Μέγιστο ρεύμα φόρτισης ωςόριο ρεύματος φόρτισης(CCL)
• Μέγιστο ρεύμα εκκένωσης ωςόριο ρεύματος εκφόρτισης(DCL)
• Ενέργεια [kWh] που παραδόθηκε από την τελευταία φόρτιση ή κύκλο φόρτισης
• Εσωτερική αντίσταση κυψελού (για τον προσδιορισμό της τάσης ανοικτού κυκλώματος)
• Η φόρτιση [Ah] που παραδίδεται ή αποθηκεύεται (μερικές φορές αυτό το χαρακτηριστικό ονομάζεταιΜετρητής Coulomb)
• Συνολική παραδοθείσα ενέργεια από την πρώτη χρήση
• Συνολικό χρόνο λειτουργίας από την πρώτη χρήση
• Συνολικός αριθμός κύκλων
• Παρακολούθηση της θερμοκρασίας
• Η ροή ψυκτικού για μπαταρίες ψύξης με αέρα ή υγρό

Παρακολούθηση

Το BMS μπορεί να παρακολουθεί την κατάσταση της μπαταρίας όπως αυτή εκπροσωπείται από διάφορα στοιχεία, όπως:

• Τετάρτη: συνολική τάση, τάσεις των μεμονωμένων κυψελών ή τάση των περιοδικών βρύσεων
• Θερμοκρασία: μέση θερμοκρασία, θερμοκρασία εισόδου ψυκτικού, θερμοκρασία εξόδου ψυκτικού ή θερμοκρασίες μεμονωμένων κυψελών
• ροή ψυκτικού: για μπαταρίες που ψύνονται με υγρό
• Τρέχων: ρεύμα προς ή από την μπαταρία
• Υγεία των μεμονωμένων κυττάρων
• Κατάσταση ισοζυγίουτων κυττάρων