BMS (Sistem Manajemen Baterai)

1. Gambaran Umum Fungsi

Fungsi pemantauan data

BMS (Battery Management System) dapat memantau berbagai data penting dari paket baterai secara real-time. BMS dapat mengukur tegangan setiap sel secara akurat, misalnya, pada paket baterai lithium, dapat mendeteksi perubahan tegangan setiap sel, dan rentang kesalahan biasanya dapat dikontrol dalam beberapa milivolt. Pada saat yang sama, arus total paket baterai juga akan dipantau, baik itu arus pengisian maupun arus pengosongan, untuk menentukan status kerja baterai.

Memantau suhu baterai juga merupakan bagian penting. BMS dapat mendeteksi suhu berbagai bagian baterai secara real-time melalui sensor suhu yang tersebar di dalam paket baterai, dan akurasi pemantauan suhu dapat mencapai sekitar ± 1 ℃. Hal ini sangat penting untuk mencegah penurunan kinerja atau kecelakaan keselamatan yang disebabkan oleh baterai yang terlalu panas atau terlalu dingin.

Fungsi estimasi keadaan

Berdasarkan data yang dipantau, BMS dapat secara akurat memperkirakan status baterai. Yang terpenting adalah SOC (State of Charge), yaitu perkiraan kapasitas baterai yang tersisa. Sistem ini menggunakan algoritma kompleks, dikombinasikan dengan parameter seperti tegangan baterai, arus, suhu, dll., untuk menghitung daya baterai yang tersisa secara real-time, dengan kesalahan yang umumnya terkontrol dalam kisaran 5% -10%, sehingga memberikan informasi baterai yang akurat kepada pengguna.

Pada saat yang sama, BMS juga dapat mengevaluasi State of Health (SOH) baterai, yaitu status kesehatan baterai. Dengan pencatatan jangka panjang faktor-faktor seperti jumlah siklus pengisian dan pengosongan, penurunan kapasitas, dan lain-lain, dapat ditentukan apakah baterai mengalami penuaan, penurunan kinerja, dan masalah lainnya, sehingga memberikan referensi untuk perawatan dan penggantian baterai.

Fungsi penyeimbangan baterai

Dalam paket baterai, kinerja sel individual dapat bervariasi karena faktor-faktor seperti proses manufaktur dan lingkungan penggunaan. Fungsi penyeimbangan BMS dapat secara efektif mengatasi masalah ini. Fungsi ini terutama memiliki dua metode penyeimbangan. Pertama adalah penyeimbangan pasif, yang melibatkan menghubungkan resistor secara paralel untuk setiap baterai individual dalam paket baterai. Ketika tegangan baterai terlalu tinggi, energi berlebih dikonsumsi dalam bentuk energi panas melalui resistor; Pendekatan lain adalah penyeimbangan aktif, yang mentransfer energi baterai tegangan tinggi ke baterai tegangan rendah untuk mencapai keseimbangan tegangan di antara berbagai baterai dalam paket baterai, sehingga memperpanjang umur keseluruhan paket baterai.

Fungsi perlindungan keamanan

BMS (Battery Management System) adalah penjaga penting keamanan paket baterai. Ketika baterai mengalami pengisian daya berlebih, seperti ketika tegangan pengisian melebihi ambang batas keamanan yang ditetapkan (biasanya untuk baterai lithium, ada peraturan ketat tentang tegangan pemutusan pengisian daya), BMS akan segera memutus sirkuit pengisian daya untuk mencegah baterai rusak atau bahkan menyebabkan kecelakaan keselamatan akibat pengisian daya berlebih.

Demikian pula, dalam hal pengosongan berlebih, begitu tegangan baterai turun di bawah tegangan pengosongan minimum yang ditentukan, BMS juga akan berhenti mengosongkan daya untuk menghindari kehilangan kapasitas permanen yang disebabkan oleh pengosongan berlebih pada baterai. Selain itu, ketika situasi abnormal seperti suhu baterai tinggi atau korsleting terdeteksi, BMS akan dengan cepat mengambil tindakan, seperti memutus sirkuit, mengeluarkan alarm, dll., untuk memastikan keamanan paket baterai.

2. Komponen perangkat keras

Unit Kontrol Utama (MCU)

Ini adalah komponen inti dari BMS, setara dengan otak. MCU biasanya merupakan mikroprosesor berkinerja tinggi yang bertanggung jawab untuk menerima dan memproses data dari berbagai sensor, menjalankan algoritma kompleks untuk mencapai fungsi seperti estimasi kondisi baterai dan kontrol keseimbangan. Ia dapat membuat keputusan yang sesuai berdasarkan logika program yang telah ditetapkan, seperti mengeluarkan instruksi kontrol untuk mengaktifkan mekanisme perlindungan ketika situasi abnormal terdeteksi.

sensor

Sensor tegangan digunakan untuk mengukur tegangan setiap sel dan paket baterai secara individual. Sensor ini perlu memiliki presisi dan keandalan tinggi untuk memastikan perolehan data tegangan yang akurat.

Sensor arus terutama bertanggung jawab untuk mengukur arus pengisian dan pengosongan paket baterai. Sensor arus efek Hall umumnya digunakan, yang dapat mengukur besaran arus secara akurat dalam kondisi arus tinggi dan memiliki linearitas yang baik.

Sensor suhu didistribusikan di berbagai bagian penting dari paket baterai, seperti di antara sel baterai dan di permukaan modul baterai. Sensor suhu umum meliputi sensor termistor, yang dapat merespons perubahan suhu dengan cepat dan memberikan informasi suhu secara real-time untuk BMS.

Sirkuit seimbang

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, rangkaian penyeimbang merupakan komponen kunci dalam mencapai fungsi penyeimbangan baterai. Untuk rangkaian penyeimbang pasif, rangkaian ini terutama terdiri dari serangkaian resistor penyeimbang dan sakelar kontrol. Ketika penyeimbangan diperlukan, sakelar kontrol akan menghubungkan resistor yang sesuai secara paralel dengan sel baterai tegangan tinggi sesuai dengan instruksi MCU, memulai proses penyeimbangan.

Rangkaian penyeimbang aktif relatif kompleks dan dapat mencakup komponen seperti induktor, kapasitor, dan tabung sakelar. Dengan membangun rangkaian transfer energi, energi ditransfer dari baterai tegangan tinggi ke baterai tegangan rendah, sehingga menghasilkan penyeimbangan baterai yang lebih efisien.

antarmuka komunikasi

BMS biasanya dilengkapi dengan beberapa antarmuka komunikasi, seperti antarmuka bus CAN, antarmuka RS-485, atau antarmuka SPI. Antarmuka komunikasi ini digunakan untuk berkomunikasi dengan perangkat eksternal, seperti pertukaran data dengan unit kontrol kendaraan (VCU) kendaraan listrik, sistem pemantauan sistem penyimpanan energi, dan lain-lain. Melalui antarmuka ini, perangkat eksternal dapat memperoleh data status baterai yang dipantau oleh BMS, dan juga mengirimkan instruksi kontrol ke BMS untuk mencapai pemantauan dan pengelolaan paket baterai dari jarak jauh.