Systém správy baterie je elektronický systém, který spravuje dobíjecí baterii.
Systém správy baterie je mozkem baterie
Sada baterií s vestavěným systémem správy baterie je inteligentní baterie. Baterii nabíjí chytrá nabíječka baterií, kterou lze připojit k BMS chytré baterie prostřednictvím sběrnice CAN nebo jiných komunikačních protokolů. K nabíjení chytré baterie je nutné použít chytrou nabíječku baterií.
Li-ion baterie, jedna z běžných baterií které se používají v elektrických vozidlech jsou drahé a náchylné k poškození. Životnost baterie je důležitá!!
Pravděpodobnost tepelného úniku Li-Ion baterie je mnohem vyšší a každý článek musí být individuálně monitorován, aby se zabránilo poškození.
Mobilní aplikace by byly efektivní (baterie vydrží dlouho) pouze v případě, že baterie pracuje s maximální účinností. Se správnou tepelnou a výkon řízení, baterie by měla být provozována optimálně, aby se z ní dostalo maximum.
Primární funkcí BMS je chránit baterii před poškozením v širokém rozsahu provozních podmínek.
Je zabráněno provozu baterie mimo bezpečnou provozní oblast
Další funkce BMS jsou
Systém správy baterie má následující funkce.
Monitoruje napětí, proud, teplotu, stav nabití (SOC), zdravotní stav (SOH), hloubku vybití (DOD), stav napájení (SOP) a průtok chladicí kapaliny.
Pomocí výše uvedených parametrů vypočítá BMS několik hodnot, které jsou užitečné a pomáhají chránit baterii.
Následuje několik z nich.
Maximální nabíjecí proud, Maximální vybíjecí proud, Energie dodaná od posledního nabití, Vnitřní impedance článku, Nabití uložené v baterii, Celková energie dodaná od prvního použití, Celková doba provozu od prvního použití, Celkový počet cyklů.
Systém správy baterie komunikuje s nízkoúrovňovým hardwarem prostřednictvím senzorů a s rozhraním člověk-stroj (HMI) pomocí sběrnice CAN. Přístrojový panel v elektrickém vozidle (jakémkoli vozidle) zobrazuje informace o uživateli ze systému správy baterie.
Nejdůležitější funkce BMS jsou uvedeny níže
BMS funguje jako prostřední zařízení která připojuje zátěž od baterie, aby se zabránilo nadměrným změnám zátěže, aby byla baterie chráněna.
Vyrovnávání buněk Další funkcí BMS je zlepšení výkonu baterie. Všechny články v baterii jsou udržovány ve stejném stavu nabití, čímž dochází k rozptýlení přebytečného náboje v některých článcích, regulovanému nabíjení článků a vypínání některých skořápek.
Systém řízení baterie je elektronický řídicí obvod, který monitoruje baterii. Na trhu je k dispozici mnoho integrovaných obvodů BMS. Např. Texas Instruments má BMS IC TPS65011
Jaké jsou součásti systému správy baterie?
Celkový proud a proudy v jednotlivých článcích baterie jsou snímány pro výpočet celkové energie uložené a využité z baterie.
Aktuální spotřeba v průběhu času vám poskytne energii zbývající v baterii.
Napětí článků a monitorování napětí baterie jsou funkcemi systému správy baterie v elektrickém vozidle. Napěťové senzory připojené k baterii monitorují napětí naprázdno a potenciální rozdíl když je baterie nabitá.
Stav baterie velmi závisí na napětí článku. Rozsah napětí, ve kterém se baterie smí nabíjet a vybíjet, by měl být přísně dodržován, aby baterie fungovala co nejlépe. Například lithium-iontová baterie s nominálním napětím 3,6 V má maximální a minimální jmenovité napětí 2,8 V a 4,2 V v tomto pořadí [Reference].
Jedna metoda používaná ke kontrole, zda je baterie plně nabitá, měří napětí naprázdno. Tak lze regulovat nabíjení baterie.
Každý článek v baterii elektrického vozidla je individuálně monitorován pomocí systému správy baterie. Statický spínač, jako je FET, a ovladač v případě potřeby společně propojují a odpojují články od zátěže a nabíjecího obvodu.
Li-ion baterie, která je běžnou technologií baterií v moderních elektrických vozidlech, je citlivá na teplotu. Zkrat vede k postupnému generování tepla a tepelnému úniku baterie.
Tepelný management je u baterie velmi důležitý. Teplota také ovlivňuje účinnost baterie.
Aktivní chlazení může být spuštěno měřením teploty článků v baterii, aby byly chráněny před požárem.
Dva důležité parametry baterie jsou Stav nabití a Zdravotní stav . SOC udává úroveň nabití baterie (%).
Existují dva typy SOC
Obecně SOC označuje RSOC.
Zdravotní stav indikuje schopnost baterie fungovat, jako by byla nová. Poměr aktuální energetické kapacity ke kapacitě baterie, když byla nová, je definován jako SOH.
Výpočet stavu nabití (SOC) používá různé algoritmy, např.
Odhad zdravotního stavu zahrnuje počet výpočtů nabíjecích a vybíjecích cyklů.
Uživatelské rozhraní informuje uživatele o stavu baterie a dalších relevantních údajích. Jakékoli vstupy od uživatele by byly v případě potřeby z uživatelského rozhraní odeslány také do řídicí jednotky správy baterie.
Model baterie je nezbytný pro kontrolu fungování systému správy baterie. Model vyvinutý pomocí matematických rovnic lze použít pro analýzu BMS.
Můžete si přečíst:Jak vyvinout model baterie pro simulaci elektromobilu?
K časovému razítku naměřená data, odhad životnosti, odhad energie atd. vyžadují časový signál. Zde pomáhají hodiny reálného času v BMS.
Shromážděná a zpracovaná data budou uložena pro další analýzu. Odhad života, odhad zdravotního stavu atd. vyžaduje počáteční data uložená v paměti.
Žádoucí vlastnosti systémů pro správu baterie jsou uvedeny níže
Systém správy baterie pro elektrické a hybridní elektrické vozidlo je nezbytné chránit a spravovat vysokonapěťovou baterii. Li-ion baterie, která se používá v elektrických vozidlech, se snadno poškodí, pokud není dobře udržována.
Nekontrolované nabíjení, vybíjení, vysoká teplota atd. články poškozuje. Systém správy baterie pomáhá chránit baterii před těmito poškozeními.
