Zaštita litijskih baterija BMS, također poznata kao sustav upravljanja baterijama, bitna je ključna komponenta u paketima litijevih baterija.
Slika 1 Zaštitna ploča BMS litijske baterije
1. Sastav BMS
BMS se obično sastoji od dva dijela: hardvera i softvera:
(1) Hardverski dio:uglavnom se sastoji od senzora, kontrolera i sučelja povezanih s baterijom, a koristi se za prikupljanje različitih podataka o bateriji u stvarnom vremenu.
(2) Softverski dio:Odgovoran za obradu podataka, izračunavanje algoritama i kontrolu odluka, postizanje optimiziranog upravljanja baterijskim sustavom kroz analizu i obradu podataka.
2. Funkcije BMS-a
Funkcije BMS-a uglavnom se ogledaju u sljedećim aspektima:
(1) Zaštita baterije:Praćenjem parametara u stvarnom vremenu kao što su napon, struja i temperatura baterije, sprječava nenormalne situacije kao što su prekomjerno punjenje, prekomjerno pražnjenje i pregrijavanje, čime se štiti sigurnost baterijskog sustava.
(2) Balansiranje baterije:Kontroliranjem uravnoteženog punjenja i pražnjenja pojedinačnih baterijskih ćelija, ukupna izvedba baterije može se poboljšati, osiguravajući da svaka ćelija može u potpunosti funkcionirati i produljiti životni vijek baterije.
(3) Procjena stanja:BMS procjenjuje preostali kapacitet (SOC) i stanje zdravlja (SOH) baterije kroz složene algoritme, pružajući korisnicima točne informacije o stanju baterije i izbjegavajući neočekivane situacije uzrokovane netočnom procjenom stanja baterije.
(4) Dijagnoza kvara i izolacija:BMS može pratiti radni status baterijskog sustava u stvarnom vremenu. Nakon što se otkriju nenormalne situacije, može brzo reagirati, dijagnosticirati i izolirati kvarove te osigurati pouzdanost baterijskog sustava.
3. Princip rada BMS-a
Princip rada BMS-a temelji se na preciznim senzorima, obradi podataka u stvarnom vremenu i inteligentnim algoritmima. Točnije, prikuplja različite podatke o bateriji u stvarnom vremenu putem raznih senzora, poput napona, struje, temperature itd., te te podatke prenosi na kontroler. Kontroler obrađuje i analizira te podatke, a zatim na temelju rezultata analize prilagođava i implementira strategije za baterijski sustav. Na primjer, kada baterija doživi prekomjerno punjenje ili prekomjerno pražnjenje, BMS će odmah poduzeti mjere da je zaštiti; Kada postoji neravnoteža između baterijskih ćelija, BMS će izvršiti uravnoteženu kontrolu punjenja i pražnjenja.
4. Scenariji primjene BMS-a
BMS se naširoko koristi u raznim područjima koja zahtijevaju napajanje litijske baterije, uključujući, ali ne ograničavajući se na sljedeće aspekte:
(1) Električna vozila i hibridna vozila:BMS je ključan u električnim vozilima i hibridnim vozilima jer nadzire status paketa baterija, osigurava njegovu ravnotežu tijekom punjenja i pražnjenja, sprječava pretjerano pražnjenje ili prekomjerno punjenje baterijskih ćelija i produljuje vijek trajanja baterije.
(2) Kućni i industrijski sustavi za pohranu energije:BMS također igra važnu ulogu u kućnim ili industrijskim sustavima za pohranu energije, nadzirući status paketa baterija, osiguravajući uravnoteženo punjenje i pražnjenje, optimizirajući korištenje energije i kontrolirajući pohranu i oslobađanje energije kako bi se osigurala stabilna opskrba energijom kada obnovljiva energija nije dostupna.
(3) Mobilni uređaji kao što su dronovi i roboti:U mobilnim uređajima kao što su bespilotne letjelice i roboti, BMS osigurava performanse i vijek trajanja baterijskih paketa, nadzire status baterije i optimizira korištenje baterije na temelju zahtjeva uređaja.
(4) Potrošački elektronički uređaji:U pametnim telefonima, prijenosnim računalima i drugim potrošačkim elektroničkim uređajima, BMS je odgovoran za upravljanje procesom punjenja i pražnjenja baterije, sprječavanje prekomjernog punjenja ili prekomjernog pražnjenja, čime se produljuje vijek trajanja baterije i osigurava sigurna upotreba uređaja.
5. Shema primjene
Ova slika prikazuje osnovnu arhitekturu sustava upravljanja baterijom (BMS). Slika uglavnom uključuje sljedeće dijelove:
(1) Paket baterija:koji se nalazi u donjem lijevom kutu dijagrama, izvor je energije cijelog sustava.
(2) BMS IC (integrirani krug sustava upravljanja baterijom):smješten u sredini dijagrama, to je glavna upravljačka jedinica cijelog sustava, odgovorna za praćenje i upravljanje statusom baterije.
(3) MOSFET za punjenje (poluvodički tranzistor s efektom polja od metalnog oksida):nalazi se na vrhu dijagrama, spojen na vanjski izvor napajanja preko sučelja za punjenje, odgovoran za kontrolu procesa punjenja baterije.
(4) MOSFET za pražnjenje:nalazi se na dnu dijagrama, povezan s vanjskim opterećenjem preko sučelja za pražnjenje, odgovoran za kontrolu procesa pražnjenja baterije.
Princip rada cijelog sustava je da BMS IC prati status baterije i kontrolira otvaranje i zatvaranje MOSFET-a za punjenje i MOSFET-a za pražnjenje prema statusu baterije, čime se postiže precizna kontrola procesa punjenja i pražnjenja baterije, osiguravanje sigurne i učinkovite uporabe baterije.
Ova se arhitektura obično koristi u raznim elektroničkim uređajima koji zahtijevaju baterijsko napajanje, kao što su električna vozila, banke napajanja, prijenosna računala itd. Može učinkovito produžiti životni vijek baterija i poboljšati njihovu učinkovitost.
6. BMS topološki dijagram
Ovo je topološki dijagram sustava upravljanja baterijama (BMS), koji prikazuje BMS IC (integrirani krug sustava upravljanja baterijama) i njegove povezane veze.
(1) BMS IC:smješten u središtu dijagrama, to je glavna upravljačka jedinica cijelog sustava, odgovorna za praćenje i upravljanje statusom baterije.
(2) Priključak za napajanje:
- VCC: Spojen na pozitivni pol napajanja, filtriran kroz induktor i dva paralelna kondenzatora kako bi se osigurao stabilan napon napajanja.
- GND: Spojen na negativni pol napajanja, to je referentno uzemljenje za cijeli sustav.
(3) Kontrolni signal:
- DDR: Spojen na sklopni element, može se koristiti za kontrolu procesa punjenja ili pražnjenja baterije.
- CDR: Povezan s drugim sklopnim elementom, također se može koristiti za kontrolu procesa punjenja ili pražnjenja baterije.
(4) Spajanje baterije:
- P+: Spojen na pozitivnu elektrodu baterije, koristi se za punjenje i pražnjenje baterije.
- P -: Spojen na negativni pol baterije, koristi se za punjenje i pražnjenje baterije.
(5) CS (trenutni osjećaj):Spojen na induktor, može se koristiti za detekciju struje tako da BMS IC može pratiti struju punjenja i pražnjenja baterije.
7. Trend razvoja BMS-a
Kontinuiranim razvojem tehnologije i BMS se stalno poboljšava i usavršava. U budućnosti će se BMS razvijati prema većoj preciznosti, integraciji i inteligenciji. Na primjer, usvajanjem naprednijih tehnologija senzora i algoritama, BMS će moći postići preciznije praćenje i procjenu statusa baterije; Usvajanjem učinkovitijih kontrolera i tehnologija sučelja, BMS će moći postići brži odziv i kontrolu baterijskog sustava; Uvođenjem tehnologije umjetne inteligencije i strojnog učenja, BMS će moći postići adaptivnu optimizaciju i inteligentno donošenje odluka baterijskih sustava.