Основна BMS (система керування батареєю) акумуляторної батареї є ключовим компонентом нової акумуляторної батареї транспортного засобу, який відповідає за моніторинг, керування та захист безпечної роботи акумуляторної батареї. Нижче наведено детальний аналіз BMS:
1 Визначення та функції BMS
BMS — це мікропроцесорна система, яка об’єднує численні функції, спеціально розроблені для керування й оптимізації продуктивності акумуляторних блоків. Його основні функції включають:
Моніторинг в реальному часі:Збір ключових параметрів акумуляторної батареї в режимі реального часу, таких як напруга, сила струму, температура тощо, щоб переконатися, що акумуляторна батарея працює в оптимальному стані.
Збалансоване управління:За допомогою методів активного або пасивного балансування підтримується узгодженість кожного блоку акумуляторної батареї, щоб запобігти погіршенню продуктивності, спричиненому різницею ємності акумулятора.
Функція захисту:Він має кілька функцій захисту, таких як перезаряджання, перерозрядження, перевищення струму та перегрівання, і може вчасно вживати заходів у разі виявлення ненормальних ситуацій, щоб запобігти пошкодженню батареї або нещасним випадкам.
Запис даних і передача даних:Записуйте історичні дані роботи батареї та обмінюйтеся даними з іншими системами через комунікаційні інтерфейси для досягнення віддаленого моніторингу та керування.
Подовження терміну служби акумулятора:Завдяки точному управлінню батареєю ефективно зменшуйте перезаряд і надмірну розрядку батареї та подовжуйте термін її служби.
Підвищення безпеки:Численні механізми захисту можуть запобігти небезпечним ситуаціям, таким як перегрів і коротке замикання в батареях, забезпечуючи безпеку користувачів і обладнання.
2 Архітектура системи BMS
Конструкція акумуляторної батареї Архітектура системи BMS спрямована на забезпечення безпечної та ефективної роботи акумуляторної батареї та продовження терміну її служби. Архітектуру системи BMS зазвичай можна розділити на дві частини: архітектуру апаратного забезпечення та архітектуру програмного забезпечення. Нижче наведено детальний аналіз:
1. Апаратна архітектура
Апаратна архітектура BMS в основному поділяється на два типи: централізована та розподілена:
① Централізована архітектура:
особливості:Концентруйте всі електричні компоненти на одній платі з простою схемою та низькою ціною.
Переваги:Компактна конструкція, висока надійність.
Недоліки:Джгут проводів для відбору проб із однієї комірки є відносно довгим, падіння напруги відбору проб змінюється, конструкція джгута відбору проб є складною, кількість каналів відбору проб обмежена, і він підходить для менших батарейних блоків.
② Розподілена архітектура:
Склад:Включає материнську плату (BCU, блок керування акумулятором) і допоміжну плату (BMU, блок керування акумулятором). Встановлюється всередину модуля з плати, використовується для визначення індивідуальної напруги, струму та контролю балансу; Позиція встановлення материнської плати є відносно гнучкою, використовується для керування реле, оцінки стану заряду (SOC) і захисту від електричних травм.
Переваги:Джгут відбору проб має рівномірну відстань, вищу надійність і підтримує проектування більших акумуляторних систем, таких як системи зберігання енергії на рівні МВт.
Недоліки:Висока вартість, що вимагає додаткових чіпів для надсилання інформації з кожного модуля на материнську плату BMS.
2. Архітектура програмного забезпечення
Архітектура програмного забезпечення BMS зазвичай включає базове програмне забезпечення та програмне забезпечення прикладного рівня:
① Програмне забезпечення нижнього рівня:
Модульну розробку, яка відповідає стандартам AUTOSAR, легко розширити та перенести, підвищуючи ефективність розробки.
Відповідає за безпосередню взаємодію з обладнанням, включаючи збір даних, обробку та генерацію керуючих сигналів.
② Програмне забезпечення прикладного рівня:
Функціональні модулі:включаючи захист батареї, захист від електричних ушкоджень, керування діагностикою несправностей, керування температурою, керування реле, керування підпорядкованою платою, керування балансом, оцінку SOC та модулі керування зв’язком.
Алгоритми керування, такі як ПІД-регулювання та фільтрація Калмана, використовуються для досягнення точного контролю та оптимізації під час процесів заряджання та розряджання акумулятора.
Управління зв'язком:Керуйте зв’язком між BMS та іншими системами (такими як блоки керування транспортним засобом, бортові системи відображення інформації тощо), як правило, через шину CAN, Ethernet або бездротовий зв’язок.
3. Основні компоненти та функції
Система BMS також включає деякі ключові компоненти та функції для забезпечення її ефективної роботи:
Аналоговий інтерфейс (AFE):відповідає за обробку аналогових сигналів (таких як напруга, струм і температура) і перетворення їх у форму, придатну для цифрової обробки.
Блок мікроконтролера (MCU):Будучи основним обчислювальним і керуючим блоком BMS, він відповідає за обробку даних, моніторинг стану батареї, виконання алгоритму керування, діагностику несправностей, управління зв’язком та інші функції.
Модуль балансу:використовується для досягнення енергетичного балансу в акумуляторній батареї, гарантуючи, що напруга та стан заряду всіх елементів батареї є настільки узгодженими, наскільки це можливо, і подовжує термін служби батареї.
Блок управління високою напругою (HVU):Відповідає за керування високовольтними ланцюгами акумуляторної батареї, включаючи моніторинг ізоляції, визначення струму, керування контактором тощо.
Блок індикатора стану батареї (BTU):Надає користувачам візуальне відображення стану батареї, як-от рівень заряду, стан зарядки тощо.
3 Принцип роботи BMS
BMS керує акумуляторними блоками за допомогою таких методів:
Регулювання напруги:Використовуючи технологію збалансованої напруги, таку як встановлення незалежних малих ланцюгів або використання трансформаторів постійного/постійного струму, щоб забезпечити збалансованість напруги кожної комірки.
Регулювання температури:У поєднанні з системами контролю температури, такими як системи рідинного охолодження та примусове повітряне охолодження, охолодження різних частин батареї контролюється для підтримки температури кожної частини в найбільш прийнятному діапазоні робочих температур.
4 Важливість BMS в акумуляторних блоках
BMS відіграє вирішальну роль в акумуляторних блоках, навіть становлячи значну частину (близько 30%) загальної вартості акумуляторного блоку. Це «мозок» акумуляторної батареї, який забезпечує безпечну та ефективну роботу акумуляторної батареї за допомогою моніторингу та керування в режимі реального часу, подовжує термін служби батареї та покращує загальну продуктивність нових енерготранспортних засобів.
5 Приклади застосування
Візьмемо як приклад Tesla Model S, її BMS вбудовано в акумуляторну батарею, зберігаючи баланс і продуктивність усієї батареї, відстежуючи та керуючи станом кожного елемента в режимі реального часу. Передова технологія BMS Tesla є одним із ключових факторів, які виділяють її на ринку.
Підсумовуючи, BMS, як основний компонент акумуляторних блоків, відіграє незамінну роль у сфері транспортних засобів з новою енергією. З безперервним прогресом технологій технологія BMS також продовжуватиме вдосконалюватися та впроваджувати інновації, забезпечуючи потужну підтримку для популяризації та розробки транспортних засобів з новою енергією.