Batareyani boshqarish tizimi (BMS) - bu ma'lum vaqt davomida kutilayotgan yuk sharoitlari uchun kuchlanish va oqimning maqsadli diapazonini ta'minlash uchun qator ustunli matritsa konfiguratsiyasida elektr tarzda tashkil etilgan batareya xujayralari komponentlari bo'lgan batareya paketlarini nazorat qilish uchun maxsus ishlab chiqilgan texnologiya. .
BMS tomonidan taqdim etiladigan nazorat odatda quyidagilarni o'z ichiga oladi:
- Monitoring batareyasi
- Batareyani himoya qilishni ta'minlang
- Batareyaning ish holatini baholang
- Doimiy ravishda batareya quvvatini optimallashtirish
- Tashqi qurilmalarga ish holati haqida xabar bering
Bu erda ' atamasibatareya' butun batareya to'plamini anglatadi; Shu bilan birga, monitoring va nazorat funktsiyalari alohida batareyalar yoki batareyalar to'plamining butun majmuasidagi modullar deb ataladigan batareya paketlariga qo'llaniladi. Lityum-ionli qayta zaryadlanuvchi batareyalar eng yuqori energiya zichligiga ega va noutbuklardan tortib elektr transport vositalarigacha bo'lgan ko'plab iste'molchi akkumulyatorlari uchun standart tanlovdir. Garchi ular yaxshi ishlashiga qaramay, ular odatda qattiq xavfsiz operatsion zonadan (SOA) tashqarida ishlatilsa, ular juda shafqatsiz bo'lishi mumkin, natijada batareyaning ishlashiga zarar etkazishdan butunlay xavfli oqibatlarga olib keladi. BMSning ish tavsifi, shubhasiz, qiyin, chunki uning umumiy murakkabligi va nazorat doirasi elektr, raqamli, boshqaruv, issiqlik va gidravlika kabi bir nechta fanlarni o'z ichiga olishi mumkin.
Batareyani boshqarish tizimi qanday ishlaydi?
Batareyani boshqarish tizimlari uchun qabul qilinishi kerak bo'lgan qat'iy yoki yagona standart yo'q. Texnik dizayn doirasi va amalga oshirish xususiyatlari odatda quyidagilar bilan bog'liq:
- Batareya paketlarining narxi, murakkabligi va hajmi
- Batareyalarni qo'llash va har qanday xavfsizlik, xizmat muddati va kafolat masalalari
- Turli davlat me'yorlarining sertifikatlash talablari, agar funktsional xavfsizlik choralari mavjud bo'lmasa, xarajatlar va jarimalar hal qiluvchi ahamiyatga ega.
BMS ko'plab dizayn funktsiyalariga ega va batareyalar paketini himoya qilishni boshqarish va quvvatni boshqarish ikkita asosiy funktsiyadir. Biz bu erda bu ikki funktsiya qanday ishlashini muhokama qilamiz. Batareya to'plamini himoya qilishni boshqarishning ikkita asosiy yo'nalishi mavjud: elektr himoyasi, ya'ni SOA dan tashqarida foydalanilganda batareyalarning shikastlanishiga yo'l qo'yilmaydi; Batareyani saqlash yoki SOA ga olib kirish uchun passiv va/yoki faol haroratni nazorat qilishni o'z ichiga olgan termal himoya.
Elektr boshqaruvini himoya qilish: oqim
Batareya to'plamining oqimini va batareya yoki modulning kuchlanishini kuzatish elektr himoyasiga erishishning bir usuli hisoblanadi. Har qanday akkumulyator batareyasining elektr SOAsi oqim va kuchlanish bilan cheklanadi. 1-rasmda SOA tipik litiy-ion batareyasi ko'rsatilgan, bu erda yaxshi ishlab chiqilgan BMS batareya paketini ishlab chiqaruvchining batareya quvvatidan tashqarida ishlashini oldini olish orqali himoya qiladi. Ko'p hollarda batareyaning ishlash muddatini uzaytirish uchun SOA xavfsizlik zonasida qo'shimcha deratatsiya qo'llanilishi mumkin.
Lityum-ion batareyalar turli xil zaryadlash oqimlari chegaralariga va zaryadsizlanish oqimlariga ega va ikkala rejim ham vaqt qisqa bo'lsa ham, yuqori cho'qqi oqimlariga bardosh bera oladi. Batareya ishlab chiqaruvchilari odatda maksimal uzluksiz zaryadlash va tushirish oqimi chegaralarini, shuningdek, eng yuqori zaryadlash va tushirish kuchlanish chegaralarini belgilaydilar. Joriy himoyani ta'minlaydigan BMS, albatta, maksimal uzluksiz oqimni qo'llaydi. Biroq, bundan oldin yuk sharoitida keskin o'zgarishlar hisobga olinishi mumkin; Masalan, elektr transport vositalarining keskin tezlashishi. BMS oqimni integratsiyalash va mavjud oqimni kamaytirish yoki D vaqtidan keyin guruh oqimini to'liq to'xtatishga qaror qilish orqali eng yuqori oqim monitoringini birlashtirishi mumkin. Bu BMS ning ekstremal oqim cho'qqilariga deyarli bir lahzada sezgir bo'lishiga imkon beradi, masalan, qisqa tutashuv holatlari hech qanday rezident sug'urta e'tiborini jalb qilmaydi, lekin ular juda uzoq vaqt davomida haddan tashqari yuqori bo'lmasa, yuqori cho'qqi talablariga ham bardosh bera oladi.
Elektr boshqaruvini himoya qilish: kuchlanish
2-rasmda lityum-ion batareyalar ma'lum bir kuchlanish oralig'ida ishlashi kerakligini ko'rsatadi. Ushbu SOA chegaralari oxir-oqibat tanlangan lityum-ion batareyaning o'ziga xos kimyoviy xususiyatlari va batareyaning istalgan vaqtda harorati bilan belgilanadi. Bunga qo'shimcha ravishda, katta miqdordagi oqim aylanishi, yuk talabi tufayli zaryadsizlanish va har qanday batareya to'plami duchor bo'lgan turli energiya manbalaridan zaryadlash tufayli, bu SOA kuchlanish cheklovlari batareyaning ishlash muddatini optimallashtirish uchun ko'pincha cheklanadi. BMS ushbu cheklovlar nima ekanligini bilishi va ushbu chegaralarning yaqinligiga qarab qaror qabul qilishi kerak. Masalan, yuqori kuchlanish chegarasiga yaqinlashganda, BMS zaryadlash oqimini bosqichma-bosqich kamaytirishni talab qilishi mumkin yoki chegaraga erishilsa, u zaryadlash oqimini to'liq tugatishni talab qilishi mumkin. Biroq, bu cheklov ko'pincha o'chirish chegarasi bilan bog'liq boshqaruv tebranishlarini oldini olish uchun qo'shimcha kuchlanish histerizisi bilan bog'liq. Boshqa tomondan, past kuchlanish chegarasiga yaqinlashganda, BMS joriy talabni kamaytirish uchun kritik faol mos kelmaydigan yuklarni talab qiladi. Elektr transport vositalariga kelsak, bunga tortish motorida mavjud bo'lgan ruxsat etilgan momentni kamaytirish orqali erishish mumkin. Albatta, BMS haydovchi xavfsizligini birinchi o'ringa qo'yishi va batareya paketini doimiy shikastlanishdan himoya qilishi kerak.
Termal boshqaruv himoyasi: Harorat
Sirtda, lityum-ion batareyalar keng ish harorati oralig'iga ega, ammo kimyoviy reaktsiya tezligi sezilarli darajada sekinroq bo'lganligi sababli, past haroratlarda batareyaning umumiy quvvati pasayadi. Past haroratlarda qobiliyat nuqtai nazaridan, ularning ishlashi, albatta, qo'rg'oshin-kislotali yoki NiMh batareyalariga qaraganda ancha yaxshi; Biroq, haroratni boshqarish juda muhim, chunki 0 darajadan pastroq zaryadlash jismoniy jihatdan muammoli. Muzlatish darajasida zaryadlash paytida anodda metall lityumning elektrokaplama hodisasi paydo bo'lishi mumkin. Bu nafaqat quvvatning pasayishiga olib keladigan, balki tebranish yoki boshqa stress sharoitlariga duchor bo'lsa, batareyaning ishdan chiqishi ehtimolini oshiradigan doimiy zarardir. BMS isitish va sovutish orqali batareya paketining haroratini nazorat qilishi mumkin.
Issiqlik boshqaruvini amalga oshirish butunlay batareya paketining o'lchami va narxiga, ishlash maqsadlariga, BMS dizayn standartlariga va maqsadli geografik hududga oid fikrlarni o'z ichiga olishi mumkin bo'lgan mahsulot birliklariga bog'liq. Isitgichning turidan qat'i nazar, energiyani tashqi o'zgaruvchan tok manbaidan yoki kerak bo'lganda isitgichni ishlatish uchun ishlatiladigan muqobil doimiy batareyalardan olish odatda samaraliroq bo'ladi. Biroq, agar elektr isitgich o'rtacha oqim iste'moliga ega bo'lsa, asosiy batareyalar to'plamidan energiya o'zini isitish uchun sifonlanishi mumkin. Issiq gidravlik tizim ishlatilsa, pompalanadigan va butun komponent bo'ylab taqsimlangan sovutish suvini isitish uchun elektr isitgich ishlatiladi.
Shubhasiz, BMS dizayn muhandislari dizayn sanoatida issiqlik energiyasini batareya paketlariga tomizish uchun ba'zi ko'nikmalarga ega. Masalan, BMS doirasida quvvatni boshqarishga bag'ishlangan turli quvvat elektron qurilmalari yoqilishi mumkin. To'g'ridan-to'g'ri isitish kabi samarali bo'lmasa-da, nima bo'lishidan qat'iy nazar, u hali ham ishlatilishi mumkin. Sovutish, ayniqsa, lityum-ion batareya paketlarining ishlash yo'qotilishini minimallashtirish uchun muhimdir. Masalan, ma'lum bir batareya 20 daraja C da eng yaxshi ishlaydi; Agar qadoqlash harorati 30 darajaga ko'tarilsa, uning ishlash samaradorligi 20% ga kamayishi mumkin. Agar batareya to'plami 45 daraja C (113 daraja F) haroratda doimiy ravishda zaryadlangan va qayta zaryadlangan bo'lsa, unumdorlik yo'qolishi 50% gacha bo'lishi mumkin. Agar doimiy ravishda haddan tashqari qizib ketgan muhit ta'sirida bo'lsa, ayniqsa tez zaryadlash va zaryadsizlanish davrlarida batareyaning ishlash muddati ham qarishi va muddatidan oldin yomonlashishi mumkin. Sovutish odatda passiv yoki faol ikkita usul orqali amalga oshiriladi va ikkala usuldan ham foydalanish mumkin. Passiv sovutish batareyani sovutish uchun havo oqimining harakatiga tayanadi. Elektr transport vositalariga kelsak, bu ularning faqat yo'lda harakatlanishini anglatadi. Biroq, bu ko'rinadiganidan ko'ra murakkabroq bo'lishi mumkin, chunki havo tezligi sensori havo oqimini maksimal darajada oshirish uchun strategik ravishda burilish havosi to'g'onini avtomatik ravishda sozlash uchun birlashtirilishi mumkin. Faol harorat bilan boshqariladigan fanatlarni joriy qilish past tezlikda yoki avtomobil to'xtatilganda foydali bo'lishi mumkin, ammo bularning barchasi faqat batareya paketini atrofdagi muhit bilan bir xil haroratda ushlab turishdir. Agar havo issiq bo'lsa, bu qadoqlashning dastlabki haroratini oshirishi mumkin. Issiq gidravlik faol sovutish qo'shimcha tizim sifatida ishlab chiqilishi mumkin, odatda ma'lum bir aralashtirish nisbati bo'lgan, quvurlar / shlanglar, tarqatish manifoldlari, o'zaro oqim issiqlik almashinuvchilari (radiatorlar) va batareya paketining komponentlariga qarshi sovutish plitalari orqali aylanadigan etilen glikol sovutish suvi yordamida elektr quvvati yordamida ishlab chiqilishi mumkin. nasos. BMS butun batareya paketining haroratini nazorat qiladi va batareyaning optimal ishlashini ta'minlash uchun butun batareyaning haroratini tor harorat oralig'ida ushlab turish uchun turli vanalarni ochadi va yopadi.
Imkoniyatlarni boshqarish
Batareya to'plamining hajmini maksimal darajada oshirish BMS tomonidan taqdim etilgan batareyaning eng muhim ishlash xususiyatlaridan biri deb hisoblanishi mumkin. Agar bu texnik xizmat ko'rsatilmasa, batareya to'plami oxir-oqibat yaroqsiz bo'lib qolishi mumkin. Muammoning ildizi shundan iboratki, batareya paketlarining (batareya seriyali massivlari) "to'planishi" to'liq teng emas va oqish yoki o'z-o'zidan zaryadsizlanish tezligi biroz farq qiladi. Oqish ishlab chiqaruvchining nuqsoni emas, balki batareyaning kimyoviy xossalari, garchi u kichik ishlab chiqarish jarayonidagi o'zgarishlar statistik jihatdan ta'sir qilishi mumkin. Dastlab, batareya paketlari yaxshi mos keladigan batareyalarga ega bo'lishi mumkin, ammo vaqt o'tishi bilan batareyalar o'rtasidagi o'xshashlik nafaqat o'z-o'zidan zaryadsizlanishi tufayli, balki zaryadlash / tushirish davrlari, haroratning ko'tarilishi va umumiy kalendar qarishi tufayli ham kamayadi. Buni hisobga olgan holda, oldingi muhokamani eslab, lityum-ion batareyalar yaxshi ishlaydi, ammo qattiq SOAdan tashqarida ishlatilsa, juda shafqatsiz bo'lishi mumkin. Biz avvalroq zarur elektr himoyasi haqida bilib oldik, chunki litiy-ionli batareyalar haddan tashqari zaryadlashni yaxshi bartaraf eta olmaydi. To'liq zaryadlangandan so'ng, ular ko'proq oqimni qabul qila olmaydi, har qanday qo'shimcha energiya issiqlikka aylanadi va kuchlanish tezda ko'tarilib, xavfli darajaga yetishi mumkin. Bu hujayralar uchun sog'lom holat emas va agar u davom etsa, doimiy zarar va xavfli ish sharoitlariga olib kelishi mumkin.
Batareya massivlarining ketma-ket ulanishi butun batareya to'plamining kuchlanishini aniqlaydi va qo'shni batareyalar o'rtasidagi nomuvofiqlik har qanday batareya paketini zaryad qilishda qiyinchiliklarga olib kelishi mumkin. 3-rasmda nima uchun bu sodir bo'layotgani ko'rsatilgan. Agar odamda to'liq muvozanatli batareyalar to'plami bo'lsa, unda hamma narsa yaxshi, chunki har bir batareya bir xil tarzda zaryadlanadi va 4.0 kuchlanish yuqori chegarasiga yetganda zaryadlash oqimi uzilishi mumkin. Biroq, muvozanat bo'lmagan vaziyatda, yuqori batareya muddatidan oldin zaryadlash chegarasiga etadi va boshqa pastki batareyalar to'liq quvvatga ega bo'lgunga qadar filialning zaryadlash oqimini to'xtatish kerak.
Uning ishlash printsipini ko'rsatish uchun asosiy ta'rifni tushuntirish kerak. Batareya yoki modulning ma'lum bir vaqtda zaryad holati (SOC) to'liq zaryadlanganda umumiy quvvatga nisbatan mavjud quvvatga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Shuning uchun, 50% SOC darajasida batareya quvvat o'lchagichning sifat omiliga o'xshash 50% zaryadlanganligini anglatadi. BMS quvvatini boshqarish batareyalar to'plamidagi har bir stackning SOC o'zgarishlarini muvozanatlashdan iborat. SOC to'g'ridan-to'g'ri o'lchanadigan miqdor emasligi sababli, uni turli xil texnikalar orqali baholash mumkin va balanslash sxemasining o'zi odatda ikki toifaga bo'linadi: passiv va faol. Mavzularning ko'p variantlari mavjud, ularning har biri o'zining afzalliklari va kamchiliklariga ega. BMS dizayn muhandisi qaysi batareya paketi va uni qo'llash uchun eng mos kelishini hal qiladi. Passiv muvozanatga erishish eng oson va muvozanatning umumiy tushunchasini ham tushuntirishi mumkin. Passiv usullar batareya to'plamidagi har bir akkumulyatorni eng zaif batareya bilan bir xil zaryadlash qobiliyatiga ega bo'lishiga imkon beradi. Zaryadlash davrida yuqori SOC batareyalaridan oz miqdordagi energiyani uzatish uchun nisbatan past oqimdan foydalanadi, shuning uchun barcha batareyalar maksimal SOC darajasida zaryadlanishi mumkin. 4-rasmda BMS bunga qanday erishishi ko'rsatilgan. U har bir akkumulyatorni kuzatib boradi va har bir akkumulyator bilan parallel ravishda tranzistor kalitlari va mos o'lchamdagi tushirish rezistorlaridan foydalanadi. BMS ma'lum bir batareya zaryadlash chegarasiga yaqinlashayotganini aniqlasa, u atrofidagi ortiqcha oqimni yuqoridan pastga qarab quyidagi keyingi batareyaga yo'naltiradi.
Balanslash jarayonining oldingi va keyingi nuqtalari 5-rasmda ko'rsatilgan. Xulosa qilib aytganda, BMS batareyalar to'plamidagi batareyalar yoki modullarga batareya to'plami oqimidan farqli bo'lgan zaryadlash oqimlarini ko'rish imkonini beradi, bu batareya paketini quyidagi usullardan biri orqali muvozanatlashtiradi. usullari:
Eng ko'p zaryadlangan batareyadan zaryadni olib tashlash ortiqcha zaryadlanishning oldini olish uchun qo'shimcha zaryadlash oqimi uchun bo'sh joyni ta'minlaydi va kamroq zaryadlangan batareyalarga ko'proq zaryadlash oqimini olish imkonini beradi.
Zaryadlash oqimining bir qismini yoki deyarli barchasini eng ko'p zaryadlangan batareya atrofida o'zgartirish, kamroq zaryadlangan batareyalarga uzoqroq vaqt davomida zaryadlash oqimini olish imkonini beradi.
Batareyani boshqarish tizimlarining turlari
Batareyani boshqarish tizimi "batareyaga g'amxo'rlik qilish" bo'yicha asosiy ko'rsatmalariga erishish uchun oddiydan murakkabgacha turli texnologiyalarni qabul qilishi mumkin. Shu bilan birga, ushbu tizimlar ularning topologiyasi bo'yicha tasniflanishi mumkin, bu ularning o'rnatilishi va butun akkumulyator paketining batareyalari yoki modullarida ishlashi bilan bog'liq.
Markazlashtirilgan BMS arxitekturasi
Batareya to'plamida markaziy BMS mavjud. Barcha batareyalar to'g'ridan-to'g'ri markaziy BMSga ulangan. Markazlashtirilgan BMSning tuzilishi 6-rasmda ko'rsatilgan.Markazlashtirilgan BMS bir qator afzalliklarga ega. Bu yanada ixcham va ko'pincha eng tejamkor, chunki faqat bitta BMS mavjud. Biroq, markazlashtirilgan BMS ham kamchiliklarga ega. Barcha batareyalar to'g'ridan-to'g'ri BMS ga ulanganligi sababli, BMS barcha batareya paketlarini ulash uchun ko'plab portlarni talab qiladi. Bu shuni anglatadiki, katta batareya paketlarida ko'p sonli simlar, kabellar, ulagichlar va boshqalar mavjud bo'lib, bu muammolarni bartaraf etish va texnik xizmat ko'rsatishni murakkablashtiradi.
Modulli BMS topologiyasi
Markazlashtirilgan amalga oshirishga o'xshab, BMS bir nechta takrorlanuvchi modullarga bo'linadi, ularning har biri maxsus simlar to'plamiga ega va batareya paketining qo'shni belgilangan qismlariga ulanadi. 7-rasmga qarang. Ba'zi hollarda ushbu BMS submodullari asosiy BMS moduli nazorati ostida bo'lishi mumkin, uning vazifasi submodullarning holatini kuzatish va periferik qurilmalar bilan aloqa qilishdir. Takroriy modulizatsiya tufayli muammolarni bartaraf etish va texnik xizmat ko'rsatish osonroq bo'ladi, shuningdek, kattaroq batareya paketlariga kengaytirish oson. Kamchilik shundaki, umumiy xarajat biroz yuqoriroq va ilovaga qarab takroriy foydalanilmagan xususiyatlar bo'lishi mumkin.
Boshlang'ich/Ikkilamchi BMS
Biroq, kontseptual jihatdan modulli topologiyaga o'xshash, bu holda, tobe qurilmalar faqat o'lchov ma'lumotlarini uzatish bilan cheklangan, asosiy qurilmalar esa hisoblash va boshqarish, shuningdek, tashqi aloqaga bag'ishlangan. Shuning uchun, modulli turlarga o'xshash bo'lsa-da, xarajat past bo'lishi mumkin, chunki qurilmaning funksionalligi ko'pincha oddiyroq, qo'shimcha xarajatlar pastroq bo'lishi mumkin va foydalanilmaydigan xususiyatlar kamroq bo'lishi mumkin.
Tarqalgan BMS arxitekturasi
Boshqa topologiyalardan farqli o'laroq, boshqa topologiyalarda elektron apparat va dasturiy ta'minot modullarga o'ralgan bo'lib, ular batareyaga simli simlar orqali ulanadi. Tarqalgan BMS barcha elektron qurilmalarni bevosita nazorat qilinadigan batareya yoki modulga o'rnatilgan boshqaruv platasiga birlashtiradi. Bu qo'shni BMS modullari orasidagi bir nechta sensorli simlar va aloqa simlarining keng simlarini kamaytiradi. Shuning uchun, har bir BMS mustaqilroq bo'lib, kerak bo'lganda hisoblash va aloqani boshqaradi. Biroq, bu aniq soddaligiga qaramay, ushbu integratsiyalangan shakl muammolarni bartaraf etish va texnik xizmat ko'rsatishni potentsial muammoga aylantiradi, chunki u himoyalangan modul komponentlarida chuqur joylashgan. Xarajat ko'pincha yuqori bo'ladi, chunki butun batareya to'plami tarkibida ko'proq BMS mavjud.
Batareyani boshqarish tizimining ahamiyati
BMSda funktsional xavfsizlik eng muhim hisoblanadi. Zaryadlash va tushirish operatsiyalari paytida nazorat va nazorat ostidagi har qanday batareya yoki modulning kuchlanishi, oqimi va harorati belgilangan SOA chegaralaridan oshib ketishining oldini olish juda muhimdir. Agar chegara ma'lum vaqt davomida oshib ketgan bo'lsa, nafaqat potentsial qimmat batareya paketlariga ta'sir qiladi, balki xavfli termal qochib ketish holatlari ham bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, lityum-ion batareyalarni himoya qilish va funktsional xavfsizlikni ta'minlash uchun past kuchlanish chegaralarini qat'iy nazorat qilish ham talab qilinadi. Agar lityum-ionli batareyalar past kuchlanish holatida saqlansa, mis dendritlari oxir-oqibat anodda o'sishi mumkin, bu esa o'z-o'zidan zaryadsizlanish tezligining oshishiga va potentsial xavfsizlik muammolariga olib kelishi mumkin. Lityum-ionli quvvat tizimlarida yuqori energiya zichligi narxi batareyani boshqarish xatolari uchun deyarli joy yo'q. BMS va litiy-ionli batareyalardagi yaxshilanishlar tufayli bu bugungi kunda mavjud bo'lgan eng muvaffaqiyatli va xavfsiz batareya kimyoviy moddalaridan biridir.
Batareya to'plamining ishlashi BMS ning ikkinchi muhim funktsiyasi bo'lib, u elektr va issiqlik boshqaruvini o'z ichiga oladi. Umumiy batareya quvvatini elektr quvvati bilan optimallashtirish uchun batareyalar to'plamidagi barcha batareyalar muvozanatli bo'lishi kerak, ya'ni butun komponentdagi qo'shni batareyalarning SOC taxminan teng. Bu juda muhim, chunki u nafaqat optimal batareya quvvatiga erishadi, balki keng tarqalgan degradatsiyani oldini oladi va zaif batareyalarni ortiqcha zaryadlash uchun potentsial nuqtalarni kamaytiradi. Lityum-ion batareyalar past kuchlanish chegarasidan pastroq zaryadsizlanishdan qochishlari kerak, chunki bu xotira ta'siriga va sezilarli quvvat yo'qolishiga olib kelishi mumkin. Elektrokimyoviy jarayonlar haroratga juda sezgir va batareyalar bundan mustasno emas. Atrof-muhit harorati pasayganda, quvvat va mavjud batareya quvvati sezilarli darajada kamayadi. Shuning uchun, BMS elektr transport vositalarining akkumulyatorlari kabi suyuq sovutish tizimlarida joylashgan tashqi onlayn isitgichlarni ulashi yoki vertolyotlarda yoki boshqa samolyotlarda batareya paketlari modullari ostida o'rnatilgan doimiy isitish plitalarini yoqishi mumkin. Bunga qo'shimcha ravishda, past haroratli lityum-ion batareyalarni zaryadlash batareyaning ishlash muddatiga mos kelmaganligi sababli, birinchi navbatda batareyaning haroratini to'liq oshirish kerak. Aksariyat litiy-ionli batareyalarni 5 darajadan past haroratda tezda zaryad qilib bo‘lmaydi va ularni 0 C darajadan pastroqda zaryad qilish mumkin emas. Oddiy operatsion foydalanish vaqtida optimal ishlashga erishish uchun BMS termal boshqaruvi odatda batareyaning belgilangan haroratda ishlashini ta’minlaydi. tor Goldilocks ish maydoni (masalan, 30-35 daraja C). Bu ishlashni himoya qilishi, ishlash muddatini uzaytirishi va sog'lom va ishonchli batareya paketlarini ishlab chiqarishi mumkin.
Batareyani boshqarish tizimining afzalliklari
Odatda BESS deb nomlanuvchi batareya quvvatini saqlashning to‘liq tizimi dasturga qarab o‘nlab, yuzlab va hatto minglab lityum-ion batareyalardan strategik tarzda yig‘ilishi mumkin. Ushbu tizimlarning nominal kuchlanishi 100 V dan kam bo'lishi mumkin, lekin 800 V gacha bo'lishi mumkin, batareya to'plami quvvat manbai oqim diapazoni 300 A yoki undan yuqori. Yuqori kuchlanishli batareya paketlarini har qanday noto'g'ri boshqarish hayotni xavf ostiga qo'yadigan halokatli ofatlarga olib kelishi mumkin. Shuning uchun BMS xavfsiz ishlashni ta'minlash uchun juda muhimdir. BMS ning afzalliklarini quyidagicha umumlashtirish mumkin.
Funktsional xavfsizlik.Katta o'lchamli lityum-ion batareyalar paketlari uchun bu ayniqsa ehtiyotkor va zarur ekanligini aytish kerak. Ammo ma'lumki, noutbuklarda ishlatiladigan kichikroq formatlar ham yonib ketishi va katta zarar etkazishi mumkin. Lityum-ion quvvat tizimlarini o'z ichiga olgan mahsulotlar foydalanuvchilarining shaxsiy xavfsizligi batareyani boshqarish xatolari uchun kam joy qoldiradi.
Ishonchlilik va xizmat muddati.Batareya to'plamini himoya qilishni boshqarish, elektr va termal, barcha batareyalarning e'lon qilingan SOA talablari doirasida ishlatilishini ta'minlash. Ushbu nozik nazorat batareyadan xavfsiz foydalanish va tez zaryadlash va zaryadsizlanish davrlarini ta'minlaydi va muqarrar ravishda yillar davomida ishonchli xizmat ko'rsatishni ta'minlaydigan barqaror tizimni yaratadi.
Ishlash va ko'lami.BMS batareya to'plami sig'imini boshqarish, bu batareyalar to'plami komponentlarida qo'shni batareyalar SOCni muvozanatlash uchun batareyalar o'rtasidagi muvozanatdan foydalanadi va batareyaning optimal sig'imini ta'minlaydi. O'z-o'zidan zaryadsizlanish, zaryadlash/bo'shatish davrlari, harorat effektlari va umumiy qarishdagi o'zgarishlarni hisobga oladigan ushbu BMS funksiyasi bo'lmasa, batareya to'plami oxir-oqibat yaroqsiz bo'lib qolishi mumkin.
Diagnostika, ma'lumotlarni yig'ish va tashqi aloqa.Nazorat vazifasi barcha akkumulyator hujayralarining doimiy monitoringini o'z ichiga oladi, bu erda ma'lumotlarni yozib olishning o'zi diagnostika uchun ishlatilishi mumkin, lekin odatda komponentdagi barcha batareyalarning SOCni taxmin qilish uchun hisoblash vazifalari uchun ishlatiladi. Bu maʼlumot algoritmlarni muvozanatlash uchun ishlatiladi, lekin mavjud doimiy energiyani koʻrsatish, joriy foydalanish asosida kutilgan diapazon yoki diapazoni/umum muddatini taxmin qilish va batareya toʻplamining sogʻliq holatini taʼminlash uchun tashqi qurilmalar va displeylar bilan boʻlishish mumkin.
Xarajatlarni va kafolatni kamaytiring.BESSda BMSni joriy etish xarajatlarni oshiradi va batareyalar to'plami qimmat va potentsial xavflidir. Tizim qanchalik murakkab bo'lsa, xavfsizlik talablari shunchalik yuqori bo'ladi, shuning uchun ko'proq BMS nazorati talab qilinadi. Shu bilan birga, BMS ning funktsional xavfsizligi, ishlash muddati va ishonchliligi, unumdorligi va ko'lami, diagnostikasi va boshqalar nuqtai nazaridan himoya va profilaktik xizmat ko'rsatish umumiy xarajatlarni, shu jumladan kafolat bilan bog'liq xarajatlarni kamaytirishini ta'minlaydi.
Xulosa
Simulyatsiya BMS dizaynida qimmatli ittifoqchi hisoblanadi, ayniqsa apparatni ishlab chiqish, prototiplash va sinovdan o'tkazishda dizayn muammolarini o'rganish va hal qilish uchun qo'llanilganda. Aniq lityum-ion batareya modeli bilan BMS arxitekturasining simulyatsiya modeli virtual prototiplar uchun bajariladigan spetsifikatsiya sifatida tan olingan. Bundan tashqari, simulyatsiya turli xil batareya va atrof-muhit stsenariylari uchun BMS monitoringi funktsiyalari variantlarini og'riqsiz tekshirish imkonini beradi. Amalga oshirish bilan bog'liq muammolarni erta aniqlash va tekshirish mumkin, bu esa haqiqiy apparat prototiplarida amalga oshirishdan oldin ishlash va funktsional xavfsizlikni yaxshilashni tekshirish imkonini beradi. Bu ishlab chiqish vaqtini qisqartiradi va birinchi apparat prototipining mustahkamligini ta'minlashga yordam beradi. Bundan tashqari, o'rnatilgan tizim ilovalarida o'tkazilganda, ko'plab autentifikatsiya testlari BMS va batareya paketlarida, shu jumladan eng yomon holatlar stsenariylarida amalga oshirilishi mumkin.