1 Osnovni pojmovi BMS-a
Sustav upravljanja baterijom (BMS) jezgra je upravljačke jedinice sustava za pohranu energije baterije, koja služi kao važna veza između ćelija baterije i sustava za pohranu energije/elektrane. Glavna funkcija je postići inteligentno upravljanje i održavanje različitih baterijskih jedinica, spriječiti prekomjerno punjenje i prekomjerno pražnjenje, izbjeći toplinski bijeg i osigurati sigurnost i učinkovitost sustava.
Uglavnom je odgovoran za praćenje statusa baterijskog sustava (mjerenje parametara baterije, uključujući osnovne parametre i status kao što su napon, struja, temperatura, kao i izračun podataka o statusu baterije kao što su SOC i SOH), analizu statusa, napunjenost i pražnjenje baterije upravljanje, zaštitu od kvarova te osiguranje sigurnog i učinkovitog rada sustava. U isto vrijeme, ključni podaci mogu se učitati u sustav više razine za sigurnosno kopiranje i analizu podataka.
2 Radno okruženje sustava upravljanja baterijom (BMS)
Visoki napon: Napon baterije često može doseći 700 V.
Visoka struja: Struja u baterijskom paketu obično može doseći 100 do 300 ampera.
Dubina pražnjenja i punjenja (DOD) baterija dubokog ciklusa obično je 80% ili više.
3 Karakteristike BMS sustava za pohranu energije
Sigurnost: Može spriječiti prekomjerno punjenje baterije, prekomjerno pražnjenje, pregrijavanje, kratki spoj i druge kvarove, osiguravajući siguran rad baterije.
Učinkovitost: Može optimizirati proces punjenja i pražnjenja baterije i poboljšati njezinu učinkovitost korištenja.
Životni vijek: Može produžiti životni vijek baterije.
Pouzdanost: Sposobnost stabilnog rada u teškim uvjetima.
Skalabilnost: može zadovoljiti potrebe sustava za pohranu energije različitih razmjera.
4 Uobičajeni komunikacijski protokoli za BMS sustave za pohranu energije
CAN sabirnica: često korišteni protokol sabirnice polja s prednostima kao što su niska cijena, velika brzina prijenosa i visoka pouzdanost.
RS485: RS485 je polu dupleks serijski komunikacijski protokol sa snažnom sposobnošću zaštite od smetnji i velikom udaljenosti prijenosa.
Modbus: Modbus je univerzalni Modbus protokol s prednostima poput jednostavnosti korištenja i dobre otvorenosti.
5 Referentni podaci za BMS sustave za pohranu energije koji se često koriste
Vrsta baterije: Litij-ionska baterija, olovna baterija itd
Pojedinačni napon: 3.7V, 12V, 24V, itd
Napon baterije: 48V, 220V, 400V, itd
Kapacitet baterije: 10kWh, 20kWh, 50kWh itd
Maksimalna struja punjenja: 1C, 2C, 3C, itd
Maksimalna struja pražnjenja: 1C, 2C, 3C, itd
6 Komponente BMS-a
1. Mjerni modul
Senzor napona: prati napon svake ćelije baterije kako bi osigurao da je napon svake ćelije unutar sigurnog raspona.
Senzor struje: Mjerenje struje punjenja i pražnjenja u stvarnom vremenu, praćenje statusa punjenja i pražnjenja baterije.
Senzor temperature: prati temperaturu baterijskih ćelija kako bi se spriječilo pregrijavanje ili nepravilno hlađenje.
2. Upravljačka jedinica
Mikrokontroler (MCU) ili digitalni procesor signala (DSP): odgovoran za obradu podataka iz mjernih modula, izvršavanje algoritama za izračunavanje SOC, SOH i drugih stanja, te upravljanje prema unaprijed postavljenim strategijama.
Memorija: pohranjuje programski kod, povijesne podatke i informacije o statusu.
3. Krug ravnoteže
Pasivni balansni krug: Otpornici troše razliku u snazi između baterijskih ćelija kako bi postigli ravnotežu.
Krug aktivnog balansiranja: Krug prenosi snagu s jedne baterije na drugu kako bi se postiglo učinkovitije balansiranje.
4. Zaštitite krug
Zaštitni krug od prekomjernog punjenja/pretjeranog pražnjenja: Kada napon baterije prijeđe siguran raspon, automatski prekida put punjenja ili pražnjenja.
Zaštitni krug od kratkog spoja: otkriva uvjete kratkog spoja kako bi se spriječila šteta uzrokovana prekomjernom strujom.
Krug zaštite od temperature: Kada temperatura prijeđe postavljeni prag, sustav se automatski isključuje kako bi zaštitio bateriju.
5. Komunikacijski modul
Komunikacijska sučelja: kao što su CAN, RS485, UART, itd., koja se koriste za razmjenu podataka s vanjskim uređajima (kao što su punjači, pretvarači, nadzorni sustavi).
Modul za bežičnu komunikaciju: kao što je Bluetooth WiFi, podržava daljinski nadzor i upravljanje.
6. Korisničko sučelje
Zaslon: Omogućuje vizualizaciju statusa baterije, operativnih podataka i informacija o kvaru.
Upravljačka ploča: korisnici mogu postaviti i nadzirati pomoću gumba, prekidača ili sučelja za rad na dodir.
7. Softverski sustav
Ugrađeni softver: softver koji radi na upravljačkoj jedinici, odgovoran za prikupljanje podataka, obradu, upravljačku logiku i izvođenje zaštitnih strategija.
Primjena: softver više razine za analizu podataka, daljinski nadzor i upravljanje sustavom.
8. Vanjska sučelja
Sučelje napajanja: Spojite bateriju na vanjska opterećenja ili uređaje za punjenje.
Sučelje za otklanjanje pogrešaka: inženjerima olakšava uklanjanje pogrešaka sustava i rješavanje problema.
9. Sustav toplinskog upravljanja
Hladnjak ili ventilator: pomaže u hlađenju baterije, sprječava pregrijavanje i održava bateriju unutar sigurnog raspona radne temperature.
10. Sigurnosni mehanizam
Dizajn zalihosti: Dizajnirajte zalihost ključnih komponenti za poboljšanje pouzdanosti sustava.
Sustav za dijagnozu grešaka: Praćenje statusa različitih komponenti u stvarnom vremenu, pružanje funkcija upozorenja o greškama i alarma.
7 Glavne funkcije BMS-a
1. Praćenje stanja
Praćenje napona: Mjerenje napona svake baterije u stvarnom vremenu kako bi se osiguralo da baterija radi unutar sigurnog raspona.
Praćenje struje: Pratite struju punjenja i pražnjenja kako biste osigurali sukladnost sa specifikacijama dizajna i odmah otkrili sve nenormalne situacije.
Praćenje temperature: izmjerite temperaturu baterijskih ćelija kako biste spriječili da pregrijavanje i nepravilno hlađenje utječu na učinkovitost baterije.
2. Upravljanje punjenjem i pražnjenjem
Kontrola punjenja: Automatski prilagodite strategiju punjenja na temelju statusa baterije kako biste spriječili prekomjerno punjenje i prekomjernu struju.
Kontrola pražnjenja: Pratite proces pražnjenja kako biste osigurali da se baterija ne isprazni prekomjerno i produljite njezin životni vijek.
Uravnoteženo upravljanje: Baterijske ćelije su uravnotežene kako bi se osiguralo da su napon i kapacitet svake ćelije dosljedni, čime se sprječava prekomjerno punjenje i pražnjenje pojedinačnih ćelija.
3. Sigurnosna zaštita
Zaštita od prekomjernog punjenja: Kada napon baterije dosegne zadanu vrijednost, automatski se zaustavlja punjenje kako bi se spriječilo prekomjerno punjenje.
Zaštita od prekomjernog pražnjenja: Kada je napon baterije niži od postavljene vrijednosti, pražnjenje će se automatski zaustaviti kako bi se zaštitila baterija.
Zaštita od kratkog spoja: Praćenje struje u stvarnom vremenu kako bi se spriječilo oštećenje baterije uzrokovano kratkim spojem.
Zaštita od pretjerane temperature: Pratite temperaturne promjene kako biste spriječili toplinski odlazak baterije zbog pregrijavanja.
4. Procjena stanja
SOC (State of Charge) procjena: procjenjuje trenutno stanje napunjenosti, predstavljajući omjer trenutne snage i nazivne snage.
Procjena zdravstvenog stanja (SOH): Procjena zdravstvenog statusa baterije, odražavajući stupanj kapaciteta i degradacije performansi baterije.
5. Dijagnostika kvara i alarm
Detekcija kvarova u stvarnom vremenu: Pratite različite indikatore, odmah otkrivajte kvarove i bilježite podatke o kvaru.
Mehanizam alarma: kada se dogodi nenormalna situacija, alarm se odmah izdaje kako bi podsjetio korisnika da poduzme mjere.
6. Snimanje podataka i komunikacija
Snimanje podataka: Zabilježite povijest punjenja i pražnjenja, promjene temperature, vrijeme rada i druge podatke baterije za naknadnu analizu.
Funkcija komunikacije: razmjena podataka s vanjskim sustavima (kao što su pretvarači, nadzorni sustavi itd.) i pružanje informacija o statusu u stvarnom vremenu.
7. Korisničko sučelje
Vizualni prikaz: Pruža korisničko sučelje za prikaz statusa baterije, povijesnih podataka i informacija o greškama za praćenje i upravljanje korisnicima.
8. Inteligentno upravljanje
Analiza podataka: korištenje tehnika analize podataka kao što je strojno učenje za analizu performansi baterije i optimiziranje strategija punjenja i pražnjenja.
Daljinski nadzor: Implementacija daljinskog nadzora i upravljanja putem mreže za poboljšanje učinkovitosti upravljanja sustavom i brzine odziva.
9. Integracija i kompatibilnost
Integracija sustava: Integrirajte s drugim energetskim elektroničkim uređajima (kao što su pretvarači, stanice za punjenje itd.) kako biste poboljšali ukupne performanse sustava.
Kompatibilnost: kompatibilan s različitim vrstama baterija (kao što su litij-ionske, olovno-kisele itd.) za korištenje.