BMS (akun hallintajärjestelmä)

1. Toimintojen yleiskatsaus

Tiedonvalvontatoiminto

BMS voi valvoa akkupaketin useita keskeisiä tietoja reaaliajassa. Se voi mitata tarkasti kunkin yksittäisen kennon jännitteen, esimerkiksi litium-akussa, se voi havaita kunkin kennon jännitemuutokset, ja virhealuetta voidaan yleensä säätää muutaman millivoltin tarkkuudella. Samalla valvotaan myös akkupaketin kokonaisvirtaa, olipa kyseessä sitten latausvirta vai purkausvirta, akun toimintatilan määrittämiseksi.

Akun lämpötilan seuranta on myös tärkeä osa. Akun hallintajärjestelmä (BMS) voi mitata akun eri osien lämpötilaa reaaliajassa akkupakettiin sijoitettujen lämpötila-antureiden avulla, ja lämpötilan seurannan tarkkuus voi olla noin ± 1 ℃. Tämä on ratkaisevan tärkeää akun ylikuumenemisesta tai ylikuumenemisesta johtuvien suorituskyvyn heikkenemisen tai turvallisuusonnettomuuksien estämiseksi.

Tilan arviointifunktio

Valvottujen tietojen perusteella BMS voi arvioida akun tilan tarkasti. Tärkein niistä on SOC (State of Charge), joka arvioi akun jäljellä olevan kapasiteetin. Se käyttää monimutkaisia ​​algoritmeja yhdistettynä parametreihin, kuten akun jännite, virta, lämpötila jne., laskeakseen akun jäljellä olevan varauksen reaaliajassa. Virhe on yleensä 5–10 %, mikä tarjoaa käyttäjille tarkkoja tietoja akusta.

Samalla BMS voi myös arvioida akun kuntoa (State of Health, SOH). Pitkäaikaistallennuksella tekijöistä, kuten lataus- ja purkaussyklien määrästä, kapasiteetin heikkenemisestä jne., voidaan määrittää, onko akussa ikääntymistä, suorituskyvyn heikkenemistä tai muita ongelmia, mikä tarjoaa viitteitä akun huollolle ja vaihdolle.

Akun tasapainotustoiminto

Akkupaketeissa yksittäisten kennojen suorituskyky voi vaihdella esimerkiksi valmistusprosessien ja käyttöympäristöjen vuoksi. Akkujen hallintajärjestelmien (BMS) tasapainotustoiminto voi ratkaista tämän ongelman tehokkaasti. Siinä on pääasiassa kaksi tasapainotusmenetelmää. Toinen on passiivinen tasapainotus, jossa jokaiselle akkupakkauksen yksittäiselle akulle kytketään vastus rinnan. Kun akun jännite on liian korkea, ylimääräinen energia kulutetaan lämpöenergiana vastuksen kautta. Toinen lähestymistapa on aktiivinen tasapainotus, jossa korkeajännitteisten akkujen energia siirretään matalajännitteisiin akkuihin, jotta saavutetaan jännitetasapaino akkupakkauksen eri akkujen välillä, mikä pidentää akkupakkauksen kokonaiskäyttöikää.

Suojaustoiminto

Akkujen hallintajärjestelmä (BMS) on tärkeä akkujen turvallisuuden vartija. Kun akku ylilatautuu, esimerkiksi kun latausjännite ylittää asetetun turvakynnyksen (yleensä litiumakuilla on tiukat latauksen katkaisujännitteelle asetetut määräykset), BMS katkaisee välittömästi latauspiirin estääkseen akun vaurioitumisen tai jopa ylilatauksen aiheuttamat onnettomuudet.

Vastaavasti ylipurkauksen osalta, kun akun jännite laskee alle määritetyn vähimmäispurkausjännitteen, BMS lopettaa purkamisen välttääkseen akun ylipurkauksen aiheuttaman peruuttamattoman kapasiteettihäviön. Lisäksi, kun havaitaan epänormaaleja tilanteita, kuten korkea akun lämpötila tai oikosulku, BMS ryhtyy nopeasti toimenpiteisiin, kuten katkaisee virtapiirin, antaa hälytyksiä jne., varmistaakseen akkupaketin turvallisuuden.

2, Laitteistokomponentit

Pääohjausyksikkö (MCU)

Tämä on BMS:n ydinosa, joka vastaa aivoja. MCU on yleensä tehokas mikroprosessori, joka vastaa datan vastaanottamisesta ja käsittelystä eri antureilta ja suorittaa monimutkaisia ​​algoritmeja toimintojen, kuten akun tilan arvioinnin ja tasapainon hallinnan, saavuttamiseksi. Se voi tehdä vastaavia päätöksiä ennalta asetetun ohjelmalogiikan perusteella, kuten antaa ohjausohjeita suojausmekanismien aktivoimiseksi, kun havaitaan epänormaaleja tilanteita.

anturi

Jänniteantureilla mitataan yksittäisten kennon ja akkujen jännitettä. Näiden antureiden on oltava erittäin tarkkoja ja luotettavia, jotta jännitetietojen keruu olisi tarkkaa.

Virta-anturit vastaavat pääasiassa akkujen lataus- ja purkausvirtojen mittaamisesta. Yleensä käytetään Hall-virta-antureita, jotka pystyvät mittaamaan virran suuruuden tarkasti suurilla virtaolosuhteilla ja joilla on hyvä lineaarisuus.

Lämpötila-anturit on jaettu akkupaketin eri osiin, kuten akkukennojen väliin ja akkumoduulien pinnalle. Yleisiä lämpötila-antureita ovat termistorianturit, jotka reagoivat nopeasti lämpötilan muutoksiin ja tarjoavat reaaliaikaista lämpötilatietoa rakennusautomaatiojärjestelmälle.

Tasapainotettu piiri

Kuten aiemmin mainittiin, tasapainotuspiiri on avainkomponentti akun tasapainotustoiminnon saavuttamisessa. Passiiviset tasapainotuspiirit koostuvat pääasiassa sarjasta tasapainotusvastuksia ja ohjauskytkimiä. Kun tasapainotusta tarvitaan, ohjauskytkin kytkee vastaavan vastuksen rinnan korkeajännitteisen akkukennon kanssa MCU:n ohjeiden mukaisesti, mikä aloittaa tasapainotusprosessin.

Aktiiviset tasapainotuspiirit ovat suhteellisen monimutkaisia ​​ja voivat sisältää komponentteja, kuten induktoreita, kondensaattoreita ja kytkentäputkia. Rakentamalla energiansiirtopiirejä energiaa siirretään korkeajännitteisistä akuista matalajännitteisiin akkuihin, mikä tehostaa akkujen tasapainotusta.

viestintäliitäntä

Akkuautomaatiojärjestelmät (AUK) on yleensä varustettu useilla tietoliikenneliitännöillä, kuten CAN-väyläliitännällä, RS-485-liitännällä tai SPI-liitännällä. Näitä tietoliikenneliitäntöjä käytetään tiedonsiirtoon ulkoisten laitteiden kanssa, kuten tiedonvaihtoon sähköajoneuvojen ajoneuvon ohjausyksikön (VCU) kanssa, energian varastointijärjestelmien valvontajärjestelmiin jne. Näiden liitäntöjen kautta ulkoiset laitteet voivat saada AUK:n valvomia akun tilatietoja ja lähettää ohjausohjeita AUK:lle akkupaketin etävalvontaa ja -hallintaa varten.