8 اصل کار BMS
1. جمع آوری داده ها
BMS دادههای مربوط به وضعیت سلولهای باتری را از طریق حسگرهای داخلی مانند سنسورهای ولتاژ، سنسورهای جریان و سنسورهای دما جمعآوری میکند. حسگرها ولتاژ، جریان و دمای هر سلول باتری را کنترل می کنند تا مطمئن شوند که در محدوده ایمن قرار دارند.
2. برآورد حالت
SOC (وضعیت شارژ): BMS از الگوریتمهای خاصی (مانند شمارش کولن، ولتاژ مدار باز یا الگوریتم فیوژن و غیره) برای تخمین وضعیت شارژ باتری و تعیین ظرفیت فعلی باقیمانده باتری استفاده میکند.
SOH (وضعیت سلامت): داده های عملکرد باتری (مانند ظرفیت، مقاومت داخلی و غیره) را تجزیه و تحلیل کنید، وضعیت سلامت باتری را ارزیابی کنید و تعیین کنید که آیا به تعمیر و نگهداری یا تعویض نیاز دارد یا خیر.
3. مدیریت شارژ و تخلیه
کنترل شارژ: در طول فرآیند شارژ، BMS جریان شارژ و استراتژی شارژ را بر اساس اطلاعات SOC و SOH باتری تنظیم می کند تا از شارژ بیش از حد جلوگیری کند و اطمینان حاصل کند که باتری مطابق با منحنی شارژ ایمن شارژ می شود.
کنترل تخلیه: در طول فرآیند تخلیه، BMS ولتاژ و جریان باتری را کنترل می کند تا مطمئن شود که پدیده تخلیه بیش از حد وجود ندارد (یعنی ولتاژ باتری زیر آستانه ایمنی است).
4. مدیریت متوازن
اطمینان حاصل کنید که ولتاژ و ظرفیت هر واحد در بسته باتری سازگار است و BMS مدیریت متعادل را اجرا خواهد کرد:
بالانس غیرفعال: مصرف انرژی اضافی از واحدهای ولتاژ بالا از طریق مقاومت ها.
بالانس فعال: انتقال برق اضافی از یک واحد به واحد دیگر برای دستیابی به تعادل کارآمدتر.
5. مکانیسم حفاظتی
حفاظت از شارژ بیش از حد: ولتاژ باتری را کنترل کنید تا مطمئن شوید که در طول شارژ از آستانه ولتاژ مشخص شده تجاوز نمی کند.
حفاظت از تخلیه بیش از حد: ولتاژ باتری را تشخیص می دهد تا از پایین آمدن آن به زیر آستانه ایمن جلوگیری کند.
حفاظت از اتصال کوتاه و جریان اضافه: هنگامی که اتصال کوتاه یا جریان غیرعادی تشخیص داده شود، منبع تغذیه به سرعت برای محافظت از باتری و تجهیزات قطع می شود.
حفاظت از بیش از حد دما: تغییرات دما را کنترل کنید و هنگامی که دما از مقدار تنظیم شده بیشتر شد، فرآیند شارژ و دشارژ را به طور خودکار متوقف کنید.
6. ثبت و ارتباط داده ها
BMS دادههای مانیتورینگ بلادرنگ را ضبط و ذخیره میکند و دادهها را از طریق رابطهای ارتباطی (مانند CAN، RS485 و غیره) به دستگاههای خارجی (مانند شارژرها، سیستمهای نظارت و غیره) برای دستیابی به نظارت و دادههای بلادرنگ منتقل میکند. تجزیه و تحلیل
7. رابط کاربری
BMS معمولاً مجهز به یک رابط کاربری است که نمایشهای بصری وضعیت باتری، تاریخچه شارژ و دشارژ، اطلاعات خطا و سایر دادهها را برای نظارت و مدیریت کاربران ارائه میدهد.
8. بهینه سازی هوشمند
BMS پیشرفته همچنین از فناوریهایی مانند تجزیه و تحلیل دادهها و یادگیری ماشین برای بهینهسازی مداوم استراتژیهای شارژ و دشارژ، بهبود عملکرد باتری و طول عمر استفاده میکند.
9 معماری سه سطحی BMS
1. لایه اصلی (لایه سخت افزار): واحدهای نظارت سلول باتری (BCMUs) یا واحدهای برده:
سنسورها: از جمله سنسورهای ولتاژ، سنسورهای جریان و سنسورهای دما، مسئول نظارت بر زمان واقعی وضعیت باتریها هستند.
واحد کنترل: معمولاً یک میکروکنترلر (MCU) یا پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) که برای پردازش داده های حسگر و انجام عملکردهای نظارت و مدیریت استفاده می شود.
مدار متعادل کننده: مدار متعادل کننده غیرفعال یا فعال که برای اطمینان از ثبات توان بین سلول های باتری استفاده می شود.
مدار حفاظت: شامل مدارهای حفاظت از شارژ بیش از حد، تخلیه بیش از حد، اتصال کوتاه و بیش از حد دما برای اطمینان از عملکرد باتری در محدوده ایمن.
رابط ارتباطی: رابطی است که برای ارتباط با دستگاه های خارجی مانند شارژرها، اینورترها و سیستم های نظارتی مانند CAN، RS485، UART و غیره استفاده می شود.
2. لایه میانی (لایه کنترل) واحد اصلی یا واحد مدیریت بسته باتری (BPMU):
پردازش داده: مسئول پردازش بلادرنگ دادههای حسگر از لایه پایه، از جمله محاسبات SOC (وضعیت شارژ) و SOH (وضعیت سلامت) است.
مدیریت تعادل: به صورت پویا استراتژی های تعادل را بر اساس وضعیت باتری برای اطمینان از سطوح توان متعادل در بین هر سلول باتری اجرا کنید.
مدیریت شارژ و دشارژ: فرآیند شارژ و دشارژ را برای اطمینان از عملکرد ایمن در محدوده شارژ و دشارژ کنترل کنید.
نظارت بر ایمنی: نظارت بر زمان واقعی وضعیت باتری، پاسخ به موقع به موقعیت های غیرعادی احتمالی مانند شارژ بیش از حد، تخلیه بیش از حد، اتصال کوتاه و غیره.
پس از جمع آوری اطلاعات، از طریق یک پیوند ارتباطی، اغلب با استفاده از روش های ارتباطی CAN یا اترنت، با سطح سوم ارتباط برقرار می کند.
3. لایه کاربردی لایه بالایی (لایه کاربر) واحد مدیریت سیستم (واحد مدیریت سیستم) یا واحد کنترل مرکزی (CCU):
رابط کاربری: یک رابط کاربر پسند ارائه می دهد که وضعیت، داده های تاریخی و اطلاعات خطای بسته باتری را برای نظارت و عملکرد کاربر نمایش می دهد.
ضبط و تجزیه و تحلیل داده ها: داده های مصرف باتری را ضبط کنید، تجزیه و تحلیل داده ها را انجام دهید، گزارش های عملکرد باتری و توصیه های تعمیر و نگهداری را ارائه دهید.
نظارت و مدیریت از راه دور: رابط های شبکه نظارت از راه دور را فعال می کنند و به کاربران امکان می دهد بسته های باتری را از مکان های مختلف مدیریت و نگهداری کنند.
10 نوع فناوری BMS
1. BMS توزیع شده: نظارت و کنترل هر سلول باتری را در سلول باتری یکپارچه کنید و اطلاعات را از طریق پروتکل های ارتباطی به کنترل کننده اصلی منتقل کنید. ویژگی این است که هر سلول باتری دارای یک سیستم نظارت و کنترل مستقل است و نیازی به تبادل اطلاعات بین آنها نیست. این سیستم را قادر می سازد حتی در صورت خرابی سلول باتری به طور عادی کار کند و اطمینان حاصل شود که عملکرد کلی سیستم تحت تأثیر قرار نمی گیرد و قابلیت اطمینان آن بهبود می یابد.
2. BMS متمرکز: نظارت و کنترل تمام سلول های باتری در یک کنترل کننده اصلی متمرکز است و اطلاعات از طریق پروتکل های ارتباطی به کنترل کننده اصلی منتقل می شود. مزیت آن هزینه کمتر است، اما قابلیت اطمینان نسبتاً کم است زیرا اگر کنترل کننده اصلی خراب شود، ممکن است کل سیستم را خراب کند.
3. BMS مدولار: سلول باتری را به چندین ماژول که هر کدام دارای یک سیستم نظارت و کنترل مستقل هستند، تقسیم کنید و اطلاعات را از طریق پروتکل های ارتباطی به کنترل کننده اصلی منتقل کنید. BMS مدولار تعادلی بین هزینه و قابلیت اطمینان ایجاد می کند که برای سیستم های ذخیره انرژی در مقیاس های مختلف مناسب است.
هر نوع BMS دارای مزایای منحصر به فرد و سناریوهای قابل اجرا است. BMS توزیع شده به دلیل قابلیت اطمینان بالا، سهولت نگهداری و ارتقاء و انعطاف پذیری بیشتر، برای سیستم های ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ مناسب است. BMS متمرکز به دلیل هزینه کم برای سیستم های ذخیره انرژی در مقیاس کوچک مناسب است. BMS مدولار انتخاب متعادلی بین هزینه و قابلیت اطمینان فراهم می کند. با توسعه فناوری، فناوری BMS آینده بر بهبود قابلیتهای نظارت و کنترل بلادرنگ، و تقویت استانداردسازی و وحدت پروتکلهای ارتباطی برای افزایش بیشتر ایمنی و قابلیت اطمینان سیستمهای ذخیرهسازی انرژی تمرکز خواهد کرد.