1 Konsep asas BMS
Sistem Pengurusan Bateri (BMS) ialah unit kawalan teras sistem storan tenaga bateri, berfungsi sebagai penghubung penting antara sel bateri dan sistem storan tenaga/stesen kuasa. Fungsi utama adalah untuk mencapai pengurusan pintar dan penyelenggaraan pelbagai unit bateri, mencegah pengecasan berlebihan dan pelepasan berlebihan, mengelakkan pelarian haba, dan memastikan keselamatan dan kecekapan sistem.
Ia bertanggungjawab terutamanya untuk pemantauan status sistem bateri (pengukuran parameter bateri, termasuk parameter asas dan status seperti voltan, arus, suhu, serta pengiraan data status bateri seperti SOC dan SOH), analisis status, cas bateri dan nyahcas. pengurusan, perlindungan kerosakan, dan memastikan operasi sistem yang selamat dan cekap. Pada masa yang sama, data utama boleh dimuat naik ke sistem peringkat lebih tinggi untuk sandaran dan analisis data.
2 Persekitaran operasi Sistem Pengurusan Bateri (BMS)
Voltan tinggi: Voltan pek bateri selalunya boleh mencapai 700V.
Arus tinggi: Arus dalam pek bateri biasanya boleh mencapai 100 hingga 300 ampere.
Kedalaman nyahcas dan cas (DOD) bateri kitaran dalam biasanya 80% atau lebih tinggi.
3 Ciri-ciri Sistem BMS Penyimpanan Tenaga
Keselamatan: Ia boleh mengelakkan pengecasan berlebihan bateri, penyampaian berlebihan, terlalu panas, litar pintas dan kerosakan lain, memastikan operasi bateri yang selamat.
Kecekapan: Ia boleh mengoptimumkan proses pengecasan dan nyahcas bateri dan meningkatkan kecekapan penggunaannya.
Jangka hayat: Ia boleh memanjangkan hayat perkhidmatan bateri.
Kebolehpercayaan: Mampu beroperasi secara stabil dalam persekitaran yang keras.
Kebolehskalaan: mampu memenuhi keperluan sistem penyimpanan tenaga dengan skala yang berbeza.
4 Protokol komunikasi biasa untuk sistem BMS penyimpanan tenaga
CAN bus: protokol bas medan yang biasa digunakan dengan kelebihan seperti kos rendah, kelajuan penghantaran pantas dan kebolehpercayaan yang tinggi.
RS485: RS485 ialah protokol komunikasi bersiri separuh dupleks dengan keupayaan anti-gangguan yang kuat dan jarak penghantaran yang panjang.
Modbus: Modbus ialah protokol Modbus universal dengan kelebihan seperti kemudahan penggunaan dan keterbukaan yang baik.
5 Data rujukan untuk sistem BMS simpanan tenaga yang biasa digunakan
Jenis bateri: Bateri ion litium, bateri asid plumbum, dsb
Voltan individu: 3.7V, 12V, 24V, dsb
Voltan pek bateri: 48V, 220V, 400V, dsb
Kapasiti bateri: 10kWj, 20kWj, 50kWj, dsb
Arus pengecasan maksimum: 1C, 2C, 3C, dsb
Arus nyahcas maksimum: 1C, 2C, 3C, dsb
6 Komponen BMS
1. Modul pengukuran
Sensor voltan: memantau voltan setiap sel bateri untuk memastikan voltan setiap sel berada dalam julat yang selamat.
Penderia semasa: Pengukuran masa nyata pengecasan dan nyahcas semasa, memantau status pengecasan dan nyahcas bateri.
Penderia suhu: memantau suhu sel bateri untuk mengelakkan terlalu panas atau penyejukan yang tidak betul.
2. Unit kawalan
Pengawal Mikro (MCU) atau Pemproses Isyarat Digital (DSP): bertanggungjawab untuk memproses data daripada modul pengukuran, melaksanakan algoritma untuk mengira SOC, SOH dan keadaan lain, dan mengawal mengikut strategi pratetap.
Memori: menyimpan kod program, data sejarah dan maklumat status.
3. Litar imbangan
Litar pengimbangan pasif: Perintang menggunakan perbezaan kuasa antara sel bateri untuk mencapai keseimbangan.
Litar pengimbangan aktif: Litar memindahkan kuasa dari satu sel bateri ke yang lain untuk mencapai pengimbangan yang lebih cekap.
4. Lindungi litar
Litar Perlindungan Overcharge/Overdischarge: Apabila voltan bateri melebihi julat selamat, ia secara automatik memotong laluan pengecasan atau nyahcas.
Litar perlindungan litar pintas: mengesan keadaan litar pintas untuk mengelakkan kerosakan yang disebabkan oleh arus yang berlebihan.
Litar perlindungan suhu: Apabila suhu melebihi ambang yang ditetapkan, sistem dimatikan secara automatik untuk melindungi bateri.
5. Modul komunikasi
Antara muka komunikasi: seperti CAN, RS485, UART, dsb., digunakan untuk pertukaran data dengan peranti luaran (seperti pengecas, penyongsang, sistem pemantauan).
Modul komunikasi tanpa wayar: seperti WiFi Bluetooth, Menyokong pemantauan dan pengurusan jauh.
6. Antara Muka Pengguna
Paparan: Menyediakan visualisasi status bateri, data operasi dan maklumat kerosakan.
Panel kawalan: Pengguna boleh menetapkan dan memantau melalui butang, suis atau antara muka operasi sentuh.
7. Sistem Perisian
Perisian terbenam: perisian yang berjalan pada unit kawalan, bertanggungjawab untuk pemerolehan data, pemprosesan, logik kawalan dan pelaksanaan strategi perlindungan.
Aplikasi: Perisian peringkat atas untuk analisis data, pemantauan jauh dan pengurusan sistem.
8. Antara muka luaran
Antara muka kuasa: Sambungkan pek bateri ke beban luaran atau peranti pengecasan.
Antara muka penyahpepijatan: memudahkan penyahpepijatan sistem dan penyelesaian masalah untuk jurutera.
9. Sistem pengurusan terma
Sinki haba atau kipas: membantu menyejukkan unit bateri, mengelakkan terlalu panas dan memastikan bateri dalam julat suhu operasi yang selamat.
10. Mekanisme keselamatan
Reka bentuk lebihan: Reka bentuk lebihan pada komponen utama untuk meningkatkan kebolehpercayaan sistem.
Sistem diagnosis kerosakan: Pemantauan masa nyata status pelbagai komponen, menyediakan amaran kerosakan dan fungsi penggera.
7 Fungsi utama BMS
1. Pemantauan status
Pemantauan voltan: Pengukuran masa nyata voltan setiap sel bateri untuk memastikan bateri beroperasi dalam julat yang selamat.
Pemantauan semasa: Pantau arus pengecasan dan nyahcas untuk memastikan pematuhan dengan spesifikasi reka bentuk, dan segera mengesan sebarang situasi tidak normal.
Pemantauan suhu: Ukur suhu sel bateri untuk mengelakkan terlalu panas dan penyejukan yang tidak betul daripada menjejaskan prestasi bateri.
2. Pengurusan caj dan pelepasan
Kawalan pengecasan: Laraskan strategi pengecasan secara automatik berdasarkan status bateri untuk mengelakkan pengecasan berlebihan dan arus berlebihan.
Kawalan nyahcas: Pantau proses nyahcas untuk memastikan bateri tidak terlalu nyahcas dan memanjangkan jangka hayatnya.
Pengurusan seimbang: Sel bateri seimbang untuk memastikan voltan dan kapasiti setiap sel adalah konsisten, menghalang sel individu daripada mengecas dan menyahcas secara berlebihan.
3. Perlindungan keselamatan
Perlindungan cas berlebihan: Apabila voltan bateri mencapai nilai yang ditetapkan, ia secara automatik berhenti mengecas untuk mengelakkan pengecasan berlebihan.
Perlindungan lebihan nyahcas: Apabila voltan bateri lebih rendah daripada nilai yang ditetapkan, nyahcas akan berhenti secara automatik untuk melindungi bateri.
Perlindungan litar pintas: Pemantauan masa nyata arus untuk mengelakkan kerosakan pada bateri yang disebabkan oleh litar pintas.
Perlindungan lebih suhu: Pantau perubahan suhu untuk mengelakkan pelepasan haba bateri akibat terlalu panas.
4. Nyatakan anggaran
Anggaran SOC (State of Charge): menganggarkan keadaan semasa cas, mewakili nisbah kuasa semasa kepada kuasa undian.
Penilaian Keadaan Kesihatan (SOH): Menilai status kesihatan bateri, mencerminkan tahap kapasiti dan kemerosotan prestasi bateri.
5. Diagnosis kerosakan dan penggera
Pengesanan kerosakan masa nyata: Pantau pelbagai penunjuk, segera mengesan kerosakan dan merekod maklumat kerosakan.
Mekanisme penggera: Apabila situasi tidak normal berlaku, penggera dikeluarkan dengan segera untuk mengingatkan pengguna supaya mengambil langkah.
6. Rakaman dan komunikasi data
Rakaman data: Rekod sejarah pengecasan dan nyahcas, perubahan suhu, masa operasi dan data lain bateri untuk analisis seterusnya.
Fungsi komunikasi: bertukar data dengan sistem luaran (seperti penyongsang, sistem pemantauan, dll.) dan menyediakan maklumat status masa nyata.
7. Antara Muka Pengguna
Paparan visual: Menyediakan antara muka mesra pengguna untuk memaparkan status bateri, data sejarah dan maklumat kerosakan untuk pemantauan dan pengurusan pengguna.
8. Pengurusan yang bijak
Analisis data: Menggunakan teknik analisis data seperti pembelajaran mesin untuk menganalisis prestasi bateri dan mengoptimumkan strategi pengecasan dan nyahcas.
Pemantauan jauh: Melaksanakan pemantauan dan pengurusan jauh melalui rangkaian untuk meningkatkan kecekapan pengurusan sistem dan kelajuan tindak balas.
9. Integrasi dan Keserasian
Penyepaduan sistem: Sepadukan dengan peranti elektronik kuasa lain (seperti penyongsang, stesen pengecasan, dll.) untuk meningkatkan prestasi sistem keseluruhan.
Keserasian: Serasi dengan pelbagai jenis bateri (seperti litium-ion, asid plumbum, dll.) untuk digunakan.