Kata pengantar
Sistem Pengurusan Bateri (BMS) memainkan peranan penting dalam pek bateri, bukan sahaja memantau status bateri, tetapi juga memastikan prestasi dan jangka hayat setiap sel individu dalam pek bateri melalui kawalan cas dan nyahcas yang seimbang. Artikel ini akan menyelidiki prinsip kerja, strategi pelaksanaan dan kepentingan kaedah kawalan nyahcas cas seimbang BMS, untuk memberikan rujukan untuk pengendalian pek bateri yang selamat dan cekap.
1. Prinsip Pengurusan Seimbang
Fungsi pengurusan pengimbangan BMS dicapai dengan memasukkan litar pengimbangan ke dalam pek bateri. Litar pengimbangan boleh melaraskan cas antara bateri untuk memastikan keadaan setiap bateri konsisten. Ini terutamanya merangkumi dua aspek pengurusan:
Pengimbangan dinamik:Semasa proses pengecasan dan nyahcas, pengimbangan dicapai dengan menyahcas bateri yang lebih banyak dicas dalam pek bateri ke dalam bateri yang kurang dicas. Ini biasanya dicapai melalui algoritma kawalan dalam BMS, yang menilai dan mengawal berdasarkan status setiap bateri.
Pengimbangan statik:Apabila pek bateri dicas sepenuhnya, litar pengimbangan digunakan untuk menyuraikan cas daripada bateri yang dicas lebih tinggi ke bateri lain untuk mengekalkan keseimbangan cas antara bateri. Keseimbangan statik biasanya dijalankan apabila bateri berhenti mengecas atau menyahcas untuk masa yang lama.
2. Proses pengurusan yang seimbang
Proses pengurusan seimbang biasanya merangkumi langkah-langkah berikut:
Mengesan status bateri:BMS terlebih dahulu memantau setiap bateri dalam pek bateri untuk mendapatkan parameter utama seperti voltan, suhu dan baki kapasiti (SOC). Ini adalah asas untuk mencapai pengurusan yang seimbang.
Menilai keadaan keseimbangan:Berdasarkan hasil pemantauan status bateri, BMS akan menentukan sama ada pengurusan keseimbangan perlu. Ini biasanya berdasarkan keadaan keseimbangan yang telah ditetapkan, seperti perbezaan voltan antara sel individu, perbezaan suhu, dsb.
Kawalan imbangan:Jika pengurusan imbangan diperlukan, BMS akan memilih kaedah imbangan dinamik atau imbangan statik mengikut situasi tertentu, dan mencapai keseimbangan dengan mengawal litar imbangan. Ini termasuk mengawal hidup/mati suis, melaraskan arus pengimbangan, dsb.
Memantau kesan keseimbangan:Semasa proses imbangan, BMS akan memantau secara berterusan status setiap bateri untuk memastikan kesan keseimbangan memenuhi jangkaan. Ini termasuk memantau perubahan dalam parameter seperti voltan dan suhu bateri individu.
Tamat pengurusan keseimbangan:Setelah keseimbangan mencapai tahap yang dijangkakan, BMS akan menghentikan pengurusan keseimbangan dan menunggu keadaan keseimbangan seterusnya dipenuhi sebelum meneruskan keseimbangan.
3. Kaedah kawalan pengurusan yang seimbang
Dalam pengurusan seimbang, BMS akan memilih kaedah kawalan yang sesuai berdasarkan keadaan tertentu. Ini termasuk:
Strategi imbangan berdasarkan voltan luaran:sentiasa gunakan voltan luaran bateri sebagai kriteria untuk menilai ketekalan pek bateri, ambil langkah pengurangan dan pelepasan voltan untuk bateri dengan voltan yang lebih tinggi, dan gunakan pengecasan dan imbangan peningkatan voltan untuk bateri dengan voltan yang lebih rendah. Kaedah ini agak mudah untuk dilaksanakan, tetapi mungkin dipengaruhi oleh parameter dalaman bateri.
Strategi pengimbangan berasaskan kapasiti:menggunakan kadar penggunaan kapasiti dalaman bateri sebagai kriteria penilaian untuk ketekalan keseluruhan pek bateri, dan mencapai kadar penggunaan kapasiti maksimum pek bateri melalui pengimbangan. Pendekatan ini boleh mencapai penggunaan maksimum kapasiti, tetapi ia tidak sesuai untuk kawalan seimbang di bawah keadaan dinamik.
Strategi imbangan berdasarkan baki caj (SOC):SOC setiap bateri digunakan sebagai piawaian ukuran baki. Oleh kerana SOC dan sifat kapasiti adalah serupa, strategi kawalan imbangan berasaskan SOC juga boleh meningkatkan kadar penggunaan keseluruhan kapasiti pek bateri pada tahap tertentu. Kaedah ini hanya memerlukan pengukuran SOC bateri dan tidak mengambil kira kapasiti sel individu, menjadikannya lebih praktikal.
Kaedah kawalan pengecasan dan penyahcasan seimbang BMS (Sistem Pengurusan Bateri) terbahagi kepada dua jenis: pengimbangan aktif dan pengimbangan pasif. Kedua-dua kaedah ini masing-masing mempunyai ciri dan senario yang boleh digunakan.
Keseimbangan pasif (keseimbangan pelesapan tenaga)
Prinsip:Sambungkan perintang secara selari dengan setiap sel bateri. Apabila sel bateri sudah dicas sepenuhnya terlebih dahulu dan perlu terus mengecas bateri lain, ia dinyahcas dengan menyambung perintang untuk menghilangkan tenaga yang berlebihan.
Kelebihan:Struktur litar mudah dan kos rendah.
Kelemahan:Kadar penggunaan tenaga yang rendah dan peningkatan pelesapan haba modul.
Kaedah pelaksanaan:Kaedah yang biasa digunakan ialah algoritma pengimbangan berasaskan rintangan, yang melepaskan bateri dengan voltan yang lebih tinggi melalui nyahcas rintangan, melepaskan elektrik dalam bentuk haba untuk mencapai keseimbangan voltan keseluruhan kumpulan.
Keseimbangan Aktif (Keseimbangan Pemindahan Tenaga)
Prinsip:Pindahkan tenaga daripada bateri yang dicas penuh ke bateri lain melalui reka bentuk litar untuk mencapai keadaan seimbang antara setiap bateri.
Kelebihan:Kecekapan penggunaan tenaga yang lebih tinggi, yang boleh mencapai keseimbangan tenaga dengan lebih baik dalam pek bateri.
Kelemahan:Struktur dan kos litar adalah lebih tinggi.
Kaedah pelaksanaan:
Algoritma pengimbangan induktif:Kearuhan digunakan sebagai komponen penyimpanan tenaga untuk memindahkan tenaga dengan mengawal hidup/mati suis.
Algoritma pengimbangan DC-DC dua arah:Dengan menggunakan penukar DC-DC dwiarah untuk memindahkan tenaga daripada bateri yang dicas sepenuhnya ke bateri lain, penukar ini boleh mencapai voltan input dan output boleh laras, dengan itu mencapai pemindahan tenaga kepada setiap bateri dalam pek bateri.
Algoritma pengimbangan berasaskan kapasitor:Kapasitor digunakan sebagai komponen penyimpanan tenaga untuk memindahkan tenaga dengan mengawal hidup/mati suis.
Pengimbangan aktif boleh dicas semula:Setiap unit pemantauan bateri dilengkapi dengan modul kuasa DC/DC, yang mengecas unit bateri dengan voltan terendah secara berasingan dalam mod pengecasan apungan untuk meningkatkan kapasiti pengecasannya dan mengelakkan pengecasan terkurang bagi bateri yang berprestasi buruk.
Ringkasnya, kawalan pelepasan cas seimbang BMS adalah bahagian yang sangat diperlukan dalam pengurusan bateri. Mengikut senario dan keperluan aplikasi, kaedah pengimbangan yang sesuai boleh dipilih. Kaedah keseimbangan pasif sesuai untuk senario sensitif kos dengan keperluan rendah untuk kecekapan penggunaan tenaga; Kaedah pengimbangan aktif sesuai untuk senario yang memerlukan kecekapan penggunaan tenaga yang tinggi dan prestasi bateri. Dalam aplikasi praktikal, adalah perlu untuk mempertimbangkan secara menyeluruh dan mengoptimumkan faktor seperti ciri pek bateri, persekitaran penggunaan dan keperluan pengguna.
4. Keperluan BMS kawalan cas dan nyahcas seimbang
Dalam pek bateri, disebabkan perbezaan dalam prestasi sel individu, perubahan dalam persekitaran kerja dan perbezaan dalam tabiat penggunaan, selalunya terdapat perbezaan dalam status pengecasan dan nyahcas setiap sel individu. Jika tidak dikawal, perbezaan ini akan terkumpul secara beransur-ansur, yang membawa kepada pengecasan berlebihan atau pelepasan berlebihan bateri tertentu, yang seterusnya akan menjejaskan prestasi dan jangka hayat keseluruhan pek bateri. Oleh itu, kawalan cas dan nyahcas seimbang BMS amat penting.
5. Prinsip kerja kawalan cas dan nyahcas seimbang BMS
Prinsip kerja kawalan cas dan nyahcas seimbang BMS adalah berdasarkan pemantauan masa nyata parameter seperti voltan, arus dan suhu setiap bateri individu dalam pek bateri. Dengan mengumpul dan menganalisis data ini dalam masa nyata, BMS boleh menentukan status pengecasan dan nyahcas bagi setiap bateri individu dan menggunakan strategi kawalan pengimbangan yang sepadan dengan sewajarnya.
5.1 Prinsip kerja pengimbangan aktif
Pemantauan dan penghakiman:
BMS memantau voltan, arus, suhu dan parameter lain bagi setiap bateri individu dalam masa nyata.
Tentukan sama ada pengimbangan aktif perlu dimulakan berdasarkan keadaan pengimbangan pratetap (seperti perbezaan voltan antara sel individu, perbezaan suhu, dsb.).
Pemindahan tenaga:
Apabila pengimbangan diperlukan, BMS mengaktifkan litar pengimbangan aktif.
Dengan menggunakan komponen litar seperti penukar DC-DC, induktor, kapasitor, dan lain-lain, tenaga dipindahkan dari satu bateri ke bateri lain yang perlu dicas.
Semasa proses pemindahan, BMS akan mengawal jumlah dan kelajuan pemindahan dengan tepat berdasarkan situasi sebenar setiap bateri.
Pemantauan kesan:
Semasa proses pengimbangan, BMS sentiasa memantau status setiap bateri individu untuk memastikan keberkesanan dan keselamatan proses pengimbangan.
Setelah sasaran keseimbangan pratetap dicapai, BMS akan menghentikan keseimbangan aktif dan menunggu keadaan keseimbangan seterusnya dipenuhi.
5.2 Prinsip kerja keseimbangan pasif
Pemantauan dan penghakiman:
Begitu juga, BMS memantau voltan, arus, suhu dan parameter lain bagi setiap bateri individu dalam masa nyata.
Apabila BMS mengesan bahawa voltan satu bateri terlalu tinggi, ia menentukan bahawa pengimbangan pasif perlu diaktifkan.
Pelesapan tenaga:
BMS mengaktifkan litar pengimbangan pasif dan menyahcas melalui perintang yang disambung secara selari pada kedua-dua hujung sel bateri individu.
Bateri voltan tinggi dilepaskan melalui perintang, menghilangkan tenaga berlebihan dalam bentuk tenaga haba, dengan itu mengurangkan voltannya.
Pertimbangan keselamatan:
Semasa proses pengimbangan pasif, BMS akan mengawal arus dan masa nyahcas dengan ketat untuk mengelakkan kepanasan melampau atau isu keselamatan lain.
Pada masa yang sama, BMS akan memantau status bateri secara berterusan untuk memastikan keselamatan dan kebolehpercayaan proses pengimbangan.
6. Strategi pelaksanaan kawalan caj dan pelepasan seimbang BMS
Strategi kawalan pengecasan dan penyahcasan seimbang BMS dibahagikan kepada dua kaedah: pengimbangan aktif dan pengimbangan pasif.
6.1 Strategi Kawalan Keseimbangan Aktif
Prinsip:Strategi kawalan pengimbangan aktif mencapai keseimbangan dalam pek bateri melalui pemindahan tenaga. Apabila BMS mengesan bahawa voltan bateri individu tertentu terlalu tinggi atau terlalu rendah, ia akan mengaktifkan litar pengimbangan aktif untuk memindahkan tenaga bateri ini kepada bateri lain, dengan itu mencapai keseimbangan dalam pek bateri.
Kelebihan:Strategi kawalan pengimbangan aktif mempunyai kecekapan penggunaan tenaga yang tinggi dan boleh mencapai pengimbangan yang lebih cekap dalam pek bateri.
Kaedah pelaksanaan:Ini biasanya dicapai melalui komponen litar seperti penukar DC-DC, induktor, kapasitor, dll., yang memindahkan tenaga dari satu sel bateri ke yang lain.
6.2 Strategi Kawalan Keseimbangan Pasif
Prinsip:Strategi kawalan keseimbangan pasif mencapai keseimbangan dalam pek bateri melalui pelesapan tenaga. Apabila BMS mengesan bahawa voltan bateri individu tertentu terlalu tinggi, ia akan mengaktifkan litar pengimbangan pasif untuk menghilangkan tenaga bateri ini melalui perintang, dengan itu mengurangkan voltannya dan mencapai keseimbangan dalam pek bateri.
Kelebihan:Strategi kawalan keseimbangan pasif mempunyai struktur yang mudah, kos rendah, dan mudah untuk dilaksanakan.
Kelemahan:Walau bagaimanapun, kadar penggunaan tenaga adalah rendah, yang boleh menjana haba dan menjejaskan kawalan suhu pek bateri.
7. Kepentingan kawalan cas dan nyahcas seimbang BMS
Kawalan cas dan nyahcas seimbang BMS mempunyai kesan yang ketara ke atas prestasi dan jangka hayat pek bateri. Secara khusus:
Meningkatkan keselamatan:Dengan mengimbangi kawalan cas dan nyahcas, adalah mungkin untuk mengelakkan pengecasan berlebihan atau pelepasan berlebihan bagi bateri individu, mengurangkan risiko kegagalan bateri dan meningkatkan keselamatan pek bateri.
Jangka hayat lanjutan:Kawalan nyahcas cas yang seimbang boleh mengoptimumkan pengagihan tenaga dalam pek bateri, mengurangkan perbezaan prestasi antara sel individu, dan dengan itu memanjangkan hayat kitaran pek bateri.
Meningkatkan prestasi:Kawalan nyahcas cas yang seimbang boleh meningkatkan kelajuan pengecasan dan kecekapan nyahcas pek bateri, dengan itu meningkatkan prestasi keseluruhan sistem bateri.
Terakhir wperintah
Kawalan cas dan nyahcas seimbang BMS adalah bahagian penting dalam pengurusan pek bateri. Dengan memantau status pengecasan dan nyahcas bagi setiap bateri individu dalam pek bateri dalam masa nyata dan menggunakan strategi kawalan imbangan yang sepadan, BMS boleh mencapai keseimbangan dalam pek bateri, meningkatkan prestasi dan jangka hayatnya. Memandang ke hadapan ke masa hadapan, dengan perkembangan pesat bidang seperti kenderaan elektrik dan sistem storan tenaga, teknologi sistem pengurusan bateri akan terus maju dan berinovasi. Kami akan terus menumpukan diri untuk membangunkan produk BMS yang lebih maju dan pintar, menyediakan pengguna dengan perkhidmatan yang lebih berkualiti dan cekap. Pada masa yang sama, kami juga mengharapkan lebih banyak syarikat menyertai penyelidikan dan aplikasi sistem pengurusan bateri, bersama-sama mempromosikan kemajuan teknologi bateri dan pembangunan industri kenderaan elektrik.