Co to jest system zarządzania baterią?

Definicja

System zarządzania baterią (BMS) to technologia dedykowana do nadzoru nad pakietem baterii, który jest zespołem ogniw baterii, elektrycznie zorganizowanych w konfiguracji matrycy rząd x kolumna, aby umożliwić dostarczanie docelowego zakresu napięcia i prądu przez określony czas w stosunku do przewidywane scenariusze obciążenia.Nadzór, jaki zapewnia BMS, obejmuje zazwyczaj:

• Monitorowanie baterii
• Zapewnienie ochrony baterii
• Szacowanie stanu pracy akumulatora
• Ciągła optymalizacja wydajności baterii
• Raportowanie stanu pracy do urządzeń zewnętrznych

Tutaj termin „bateria” oznacza całą paczkę;jednak funkcje monitorowania i kontroli są w szczególności stosowane do pojedynczych ogniw lub grup ogniw zwanych modułami w całym zespole akumulatorów.Akumulatory litowo-jonowe charakteryzują się najwyższą gęstością energii i są standardowym wyborem dla zestawów akumulatorów do wielu produktów konsumenckich, od laptopów po pojazdy elektryczne.Chociaż działają znakomicie, mogą być raczej bezlitosne, jeśli są obsługiwane poza ogólnie ciasnym bezpiecznym obszarem operacyjnym (SOA), z wynikami od obniżenia wydajności baterii do wręcz niebezpiecznych konsekwencji.BMS z pewnością ma trudny opis stanowiska, a jego ogólna złożoność i zakres nadzoru może obejmować wiele dyscyplin, takich jak elektryczna, cyfrowa, sterująca, termiczna i hydrauliczna.

Jak działają systemy zarządzania baterią?

Systemy zarządzania baterią nie mają stałego ani niepowtarzalnego zestawu kryteriów, które należy przyjąć.Zakres projektowania technologii i wdrożone funkcje generalnie korelują z:

• Koszty, złożoność i rozmiar pakietu baterii
• Stosowanie baterii i wszelkie kwestie związane z bezpieczeństwem, żywotnością i gwarancją
• Wymogi certyfikacyjne wynikające z różnych przepisów rządowych, w których koszty i kary są najważniejsze w przypadku zastosowania nieodpowiednich środków bezpieczeństwa funkcjonalnego

Istnieje wiele funkcji projektowych BMS, a zarządzanie ochroną akumulatora i zarządzanie pojemnością to dwie podstawowe funkcje.Omówimy tutaj działanie tych dwóch funkcji.Zarządzanie ochroną pakietu baterii ma dwa kluczowe obszary: ochronę elektryczną, która oznacza niedopuszczenie do uszkodzenia baterii w wyniku użytkowania poza jej SOA, oraz ochronę termiczną, która obejmuje pasywną i/lub aktywną kontrolę temperatury w celu utrzymania lub wprowadzenia pakietu do stanu SOA.

Ochrona zarządzania energią elektryczną: prąd

Monitorowanie prądu pakietu akumulatorów i napięć ogniw lub modułów to droga do ochrony elektrycznej.Elektryczna SOA dowolnego ogniwa akumulatora jest związana prądem i napięciem.Rysunek 1 ilustruje typową SOA z ogniwami litowo-jonowymi, a dobrze zaprojektowany system BMS chroni pakiet, uniemożliwiając działanie poza wartościami znamionowymi ogniw określonymi przez producenta.W wielu przypadkach można zastosować dalsze obniżanie wartości znamionowych, aby przebywać w bezpiecznej strefie SOA w celu zwiększenia żywotności baterii.

Ogniwa litowo-jonowe mają inne limity prądu ładowania niż rozładowania, a oba tryby mogą obsługiwać wyższe prądy szczytowe, choć przez krótkie okresy czasu.Producenci ogniw baterii zwykle określają maksymalne limity prądu ciągłego ładowania i rozładowania, a także limity szczytowego prądu ładowania i rozładowania.BMS zapewniający ochronę prądową z pewnością zastosuje maksymalny prąd ciągły.Może to być jednak poprzedzone nagłą zmianą warunków obciążenia;na przykład nagłe przyspieszenie pojazdu elektrycznego.BMS może obejmować monitorowanie prądu szczytowego poprzez całkowanie prądu i po czasie delta, decydując o zmniejszeniu dostępnego prądu lub całkowitym przerwaniu prądu pakietu.Pozwala to BMS na niemal natychmiastową czułość na ekstremalne wartości szczytowe prądu, takie jak stan zwarcia, który nie zwrócił uwagi żadnych bezpieczników rezydentnych, ale także wybacza wysokie wymagania szczytowe, o ile nie są one zbyt nadmierne. długie.

Ochrona zarządzania energią elektryczną: napięcie

Rysunek 2 pokazuje, że ogniwo litowo-jonowe musi działać w określonym zakresie napięcia.Te granice SOA zostaną ostatecznie określone przez wewnętrzną chemię wybranego ogniwa litowo-jonowego i temperaturę ogniw w danym momencie.Co więcej, ponieważ każdy pakiet akumulatorów podlega znacznym cyklom prądu, rozładowując się z powodu obciążenia i ładując z różnych źródeł energii, te limity napięcia SOA są zwykle dodatkowo ograniczane, aby zoptymalizować żywotność akumulatora.System BMS musi wiedzieć, jakie są te granice i będzie podejmować decyzje w oparciu o bliskość tych progów.Na przykład, gdy zbliża się do limitu wysokiego napięcia, BMS może zażądać stopniowego zmniejszania prądu ładowania lub może zażądać całkowitego zakończenia prądu ładowania, jeśli limit zostanie osiągnięty.Limitowi temu towarzyszą jednak zwykle dodatkowe względy związane z histerezą napięcia wewnętrznego, aby zapobiec drganiom sterowania o progu wyłączania.Z drugiej strony, po zbliżeniu się do limitu niskiego napięcia, BMS zażąda, aby kluczowe aktywne obciążenia naruszające przepisy zmniejszyły ich obecne zapotrzebowanie.W przypadku pojazdu elektrycznego można to osiągnąć poprzez zmniejszenie dopuszczalnego momentu obrotowego dostępnego dla silnika trakcyjnego.Oczywiście BMS musi nadać najwyższy priorytet względom bezpieczeństwa kierowcy, jednocześnie chroniąc akumulator, aby zapobiec trwałym uszkodzeniom.

Ochrona termiczna: Temperatura

Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że ogniwa litowo-jonowe mają szeroki zakres temperatur pracy, ale ogólna pojemność baterii zmniejsza się w niskich temperaturach, ponieważ szybkość reakcji chemicznych znacznie spada.Jeśli chodzi o wydajność w niskich temperaturach, działają znacznie lepiej niż akumulatory kwasowo-ołowiowe lub NiMh;jednak zarządzanie temperaturą jest rozważnie niezbędne, ponieważ ładowanie poniżej 0 ° C (32 ° F) jest fizycznie problematyczne.Zjawisko galwanizacji metalicznego litu może wystąpić na anodzie podczas ładowania podmrożeniowego.Jest to trwałe uszkodzenie i nie tylko powoduje zmniejszenie pojemności, ale ogniwa są bardziej podatne na awarie, jeśli zostaną poddane wibracjom lub innym stresującym warunkom.BMS może kontrolować temperaturę akumulatora poprzez ogrzewanie i chłodzenie.

Zrealizowane zarządzanie temperaturą jest całkowicie zależne od rozmiaru i kosztu zestawu akumulatorów oraz celów wydajnościowych, kryteriów projektowych systemu BMS i jednostki produktu, co może obejmować uwzględnienie docelowego regionu geograficznego (np. Alaska lub Hawaje).Niezależnie od typu grzejnika, ogólnie bardziej efektywne jest pobieranie energii z zewnętrznego źródła zasilania prądem przemiennym lub alternatywnej baterii rezydentnej przeznaczonej do zasilania grzejnika w razie potrzeby.Jeśli jednak grzałka elektryczna ma niewielki pobór prądu, energia z podstawowego pakietu akumulatorów może zostać wypompowana, aby się ogrzać.W przypadku zastosowania termicznego systemu hydraulicznego do podgrzewania chłodziwa, które jest pompowane i rozprowadzane w całym zespole pakietu, stosowana jest grzałka elektryczna.

Inżynierowie projektujący BMS bez wątpienia mają sztuczki w swoim fachu projektowym, aby przepuszczać energię cieplną do opakowania.Na przykład można włączyć różne układy elektroniczne w BMS przeznaczone do zarządzania wydajnością.Chociaż nie jest tak wydajne jak ogrzewanie bezpośrednie, można je wykorzystać niezależnie.Chłodzenie jest szczególnie ważne, aby zminimalizować utratę wydajności akumulatora litowo-jonowego.Na przykład, być może dana bateria działa optymalnie w temperaturze 20°C;jeśli temperatura opakowania wzrośnie do 30°C, jego wydajność może spaść nawet o 20%.Jeśli pakiet jest stale ładowany i ładowany w temperaturze 45°C (113°F), spadek wydajności może wzrosnąć do 50%.Żywotność baterii może również ucierpieć z powodu przedwczesnego starzenia się i degradacji, jeśli jest stale narażona na nadmierne wytwarzanie ciepła, szczególnie podczas cykli szybkiego ładowania i rozładowania.Chłodzenie zwykle uzyskuje się dwoma metodami, pasywną lub aktywną, i można zastosować obie techniki.Chłodzenie pasywne polega na ruchu strumienia powietrza w celu schłodzenia akumulatora.W przypadku pojazdu elektrycznego oznacza to, że po prostu porusza się po drodze.Jednak może być bardziej wyrafinowany, niż się wydaje, ponieważ czujniki prędkości powietrza można zintegrować w celu strategicznej automatycznej regulacji odchylających zapór powietrznych w celu maksymalizacji przepływu powietrza.Wdrożenie aktywnego wentylatora z regulacją temperatury może pomóc przy niskich prędkościach lub po zatrzymaniu pojazdu, ale wszystko, co może zrobić, to jedynie wyrównać pakiet z temperaturą otoczenia.W przypadku upalnego, upalnego dnia może to zwiększyć początkową temperaturę opakowania.Termiczne chłodzenie aktywne hydrauliczne może być zaprojektowane jako system uzupełniający i zazwyczaj wykorzystuje chłodziwo glikol etylenowy o określonym stosunku mieszanki, krążące za pośrednictwem napędzanej silnikiem elektrycznym pompy przez rury/węże, rozdzielacze, wymiennik ciepła z przepływem krzyżowym (chłodnica) oraz płytkę chłodzącą przylegającą do zespołu akumulatora.BMS monitoruje temperaturę w całym pakiecie oraz otwiera i zamyka różne zawory, aby utrzymać temperaturę całej baterii w wąskim zakresie temperatur, aby zapewnić optymalną wydajność baterii.

Zarządzanie pojemnością

Maksymalizacja pojemności akumulatora jest prawdopodobnie jedną z najważniejszych cech wydajności akumulatora zapewnianych przez BMS.Jeśli ta konserwacja nie zostanie wykonana, akumulator może w końcu stać się bezużyteczny.Podstawą problemu jest to, że „stos” pakietu akumulatorów (szereg ogniw) nie jest idealnie równy i sam w sobie ma nieco inne współczynniki wycieku lub samorozładowania.Wyciek nie jest defektem producenta, ale cechą chemiczną baterii, chociaż statystycznie może mieć na niego wpływ drobne zmiany w procesie produkcyjnym.Początkowo pakiet akumulatorów może mieć dobrze dopasowane ogniwa, ale z czasem podobieństwo między komórkami dalej się pogarsza, nie tylko z powodu samorozładowania, ale także pod wpływem cykli ładowania/rozładowania, podwyższonej temperatury i ogólnego starzenia się kalendarza.Mając to na uwadze, przypomnij sobie wcześniej dyskusję, że ogniwa litowo-jonowe działają znakomicie, ale mogą być raczej bezlitosne, jeśli działają poza ciasnym SOA.Dowiedzieliśmy się wcześniej o wymaganej ochronie elektrycznej, ponieważ ogniwa litowo-jonowe nie radzą sobie dobrze z przeładowaniem.Po pełnym naładowaniu nie mogą przyjąć więcej prądu, a dodatkowa energia wepchnięta do nich zostaje przekształcona w ciepło, przy czym napięcie potencjalnie szybko rośnie, prawdopodobnie do niebezpiecznych poziomów.Nie jest to zdrowa sytuacja dla ogniwa i może spowodować trwałe uszkodzenie i niebezpieczne warunki pracy, jeśli będzie trwała.

Układ ogniw serii akumulatorów określa ogólne napięcie pakietu, a niedopasowanie między sąsiednimi ogniwami stwarza dylemat podczas próby ładowania dowolnego stosu.Rysunek 3 pokazuje, dlaczego tak jest.Jeśli ktoś ma idealnie zbalansowany zestaw ogniw, wszystko jest w porządku, ponieważ każde ładuje się w równy sposób, a prąd ładowania może zostać odcięty, gdy zostanie osiągnięty górny próg odcięcia napięcia 4.0.Jednak w scenariuszu niezrównoważonym górne ogniwo wcześnie osiągnie swój limit ładowania, a prąd ładowania musi zostać zakończony dla odnogi, zanim pozostałe ogniwa bazowe zostaną naładowane do pełnej pojemności.

BMS jest tym, co wkracza i ratuje dzień, lub w tym przypadku akumulator.Aby pokazać, jak to działa, należy wyjaśnić kluczową definicję.Stan naładowania (SOC) ogniwa lub modułu w danym momencie jest proporcjonalny do dostępnego ładunku w stosunku do całkowitego naładowania po pełnym naładowaniu.Tak więc akumulator, który ma 50% SOC, oznacza, że ​​jest naładowany w 50%, co jest zbliżone do wartości wskaźnika paliwa.Zarządzanie wydajnością BMS polega na równoważeniu zmienności SOC w każdym stosie w zespole pakietów.Ponieważ SOC nie jest wielkością mierzalną bezpośrednio, można go oszacować różnymi technikami, a sam schemat bilansowania zasadniczo dzieli się na dwie główne kategorie, pasywną i aktywną.Istnieje wiele odmian motywów, a każdy typ ma zalety i wady.Do inżyniera projektu BMS należy decyzja, który jest optymalny dla danego zestawu akumulatorów i jego zastosowania.Pasywne równoważenie jest najłatwiejsze do wdrożenia, a także wyjaśnia ogólną koncepcję równoważenia.Metoda pasywna pozwala, aby każde ogniwo w stosie miało taką samą pojemność naładowaną jak najsłabsze ogniwo.Wykorzystując stosunkowo niski prąd, przenosi niewielką ilość energii z ogniw o wysokim SOC podczas cyklu ładowania, dzięki czemu wszystkie ogniwa ładują się do maksymalnego SOC.Rysunek 4 ilustruje, jak jest to realizowane przez BMS.Monitoruje każdą komórkę i wykorzystuje przełącznik tranzystorowy oraz odpowiednio dobrany rezystor rozładowujący równolegle z każdą komórką.Gdy BMS wykryje, że dana komórka zbliża się do limitu naładowania, kieruje nadmiar prądu wokół niej do następnej komórki poniżej w sposób odgórny.

Punkty końcowe procesu równoważenia, przed i po, pokazano na rysunku 5. Podsumowując, system BMS równoważy stos akumulatorów, umożliwiając komórce lub modułowi w stosie zobaczenie innego prądu ładowania niż prąd pakietu w jeden z następujących sposobów:

• Usunięcie ładunku z najbardziej naładowanych ogniw, co daje miejsce na dodatkowy prąd ładowania, aby zapobiec przeładowaniu i pozwala mniej naładowanym ogniwom otrzymać większy prąd ładowania
• Przekierowanie części lub prawie całego prądu ładowania wokół najbardziej naładowanych ogniw, dzięki czemu mniej naładowane ogniwa mogą otrzymywać prąd ładowania przez dłuższy czas

Rodzaje systemów zarządzania baterią

Systemy zarządzania baterią są zarówno proste, jak i złożone i mogą obejmować szeroką gamę różnych technologii, aby osiągnąć swój główny cel, jakim jest „dbanie o baterię”.Jednak te systemy można podzielić na kategorie w oparciu o ich topologię, która odnosi się do tego, jak są instalowane i działają na ogniwach lub modułach w całym zestawie baterii.

Scentralizowana architektura BMS

Posiada jeden centralny BMS w zespole akumulatora.Wszystkie pakiety akumulatorów są bezpośrednio połączone z centralnym BMS.Strukturę scentralizowanego systemu BMS pokazano na rysunku 6. Scentralizowany system BMS ma pewne zalety.Jest bardziej kompaktowy i wydaje się być najbardziej ekonomiczny, ponieważ jest tylko jeden BMS.Istnieją jednak wady scentralizowanego systemu BMS.Ponieważ wszystkie akumulatory są podłączone bezpośrednio do BMS, BMS potrzebuje wielu portów do połączenia ze wszystkimi pakietami akumulatorów.Przekłada się to na wiele przewodów, okablowania, złączy itp. w dużych zestawach akumulatorów, co komplikuje zarówno rozwiązywanie problemów, jak i konserwację.

Modułowa topologia BMS

Podobnie jak w przypadku scentralizowanej implementacji, BMS jest podzielony na kilka zduplikowanych modułów, z których każdy ma dedykowaną wiązkę przewodów i połączenia z sąsiednią przypisaną częścią stosu baterii.Patrz Rysunek 7. W niektórych przypadkach te podmoduły BMS mogą znajdować się pod głównym nadzorem modułu BMS, którego funkcją jest monitorowanie stanu podmodułów i komunikacja z urządzeniami peryferyjnymi.Dzięki zdublowanej modułowości rozwiązywanie problemów i konserwacja są łatwiejsze, a rozszerzenie na większe zestawy akumulatorów jest proste.Minusem jest to, że ogólne koszty są nieco wyższe i w zależności od aplikacji mogą występować zduplikowane nieużywane funkcje.

Główny/podrzędny system BMS

Koncepcyjnie podobny do topologii modułowej, jednak w tym przypadku urządzenia podrzędne są bardziej ograniczone do przekazywania informacji pomiarowych, a urządzenie nadrzędne jest przeznaczone do obliczeń i sterowania, a także do komunikacji zewnętrznej.Tak więc, podobnie jak w przypadku typów modułowych, koszty mogą być niższe, ponieważ funkcjonalność urządzeń podrzędnych jest zwykle prostsza, z prawdopodobnie mniejszym obciążeniem i mniejszą liczbą nieużywanych funkcji.

Rozproszona architektura BMS

Znacznie różni się od innych topologii, w których sprzęt elektroniczny i oprogramowanie są zamknięte w modułach, które łączą się z komórkami za pomocą wiązek dołączonego okablowania.Rozproszony system BMS zawiera cały sprzęt elektroniczny na tablicy sterowniczej umieszczonej bezpośrednio na monitorowanej komórce lub module.Zmniejsza to większość okablowania do kilku przewodów czujnikowych i przewodów komunikacyjnych między sąsiednimi modułami BMS.W związku z tym każdy system BMS jest bardziej samowystarczalny i obsługuje obliczenia oraz komunikację zgodnie z wymaganiami.Jednak pomimo tej pozornej prostoty, ta zintegrowana forma sprawia, że ​​rozwiązywanie problemów i konserwacja są potencjalnie problematyczne, ponieważ znajduje się głęboko w zespole modułu osłony.Koszty również są wyższe, ponieważ w ogólnej strukturze zestawu akumulatorów jest więcej systemów BMS.

Znaczenie systemów zarządzania baterią

W BMS najważniejsze jest bezpieczeństwo funkcjonalne.Jest to krytyczne podczas operacji ładowania i rozładowywania, aby zapobiec przekroczeniu zdefiniowanych limitów SOA przez napięcie, prąd i temperaturę dowolnego ogniwa lub modułu pod kontrolą nadzorczą.Jeśli limity zostaną przekroczone przez dłuższy czas, nie tylko zagrożony jest potencjalnie kosztowny akumulator, ale może dojść do niebezpiecznych warunków termicznych.Co więcej, niższe progi napięcia są rygorystycznie monitorowane pod kątem ochrony ogniw litowo-jonowych i bezpieczeństwa funkcjonalnego.Jeśli akumulator litowo-jonowy pozostanie w tym stanie niskiego napięcia, dendryty miedzi mogą w końcu narosnąć na anodzie, co może skutkować podwyższonymi współczynnikami samorozładowania i wzbudzić potencjalne obawy dotyczące bezpieczeństwa.Wysoka gęstość energii systemów zasilanych litowo-jonowymi ma cenę, która pozostawia niewiele miejsca na błędy w zarządzaniu baterią.Dzięki BMS i ulepszeniom litowo-jonowym jest to jedna z najbardziej udanych i bezpiecznych chemii akumulatorów dostępnych obecnie.

Wydajność zestawu akumulatorów to kolejna najważniejsza cecha BMS, a dotyczy to zarządzania elektrycznego i termicznego.Aby elektrycznie zoptymalizować całkowitą pojemność akumulatora, wszystkie ogniwa w pakiecie muszą być zbalansowane, co oznacza, że ​​SOC sąsiednich ogniw w całym zespole są w przybliżeniu równoważne.Jest to niezwykle ważne, ponieważ nie tylko pozwala osiągnąć optymalną pojemność baterii, ale pomaga zapobiegać ogólnej degradacji i zmniejsza potencjalne hotspoty przed przeładowaniem słabych ogniw.Akumulatory litowo-jonowe powinny unikać rozładowywania poniżej niskich limitów napięcia, ponieważ może to skutkować efektami pamięci i znaczną utratą pojemności.Procesy elektrochemiczne są bardzo wrażliwe na temperaturę, a baterie nie są wyjątkiem.Gdy temperatura otoczenia spada, pojemność i dostępna energia akumulatora znacznie spadają.W konsekwencji, BMS może współpracować z zewnętrznym wbudowanym grzejnikiem, który znajduje się, powiedzmy, w układzie chłodzenia cieczą zestawu akumulatorów pojazdu elektrycznego lub włączanych płytach grzejnych rezydentnych, które są zainstalowane pod modułami zestawu wbudowanego w helikopter lub inne samolot.Dodatkowo, ponieważ ładowanie zimnych ogniw litowo-jonowych ma negatywny wpływ na żywotność baterii, ważne jest, aby najpierw odpowiednio podnieść temperaturę baterii.Większość ogniw litowo-jonowych nie może być szybko ładowana, gdy temperatura jest niższa niż 5°C i nie powinna być w ogóle ładowana, gdy temperatura jest niższa niż 0°C.W celu uzyskania optymalnej wydajności podczas typowego użytkowania operacyjnego, zarządzanie temperaturą BMS często zapewnia, że ​​bateria działa w wąskim obszarze działania Złotowłosej (np. 30 – 35°C).Zapewnia to wydajność, zapewnia dłuższą żywotność i sprzyja zdrowemu, niezawodnemu akumulatorowi.

Zalety systemów zarządzania baterią

Cały system magazynowania energii baterii, często określany jako BESS, może składać się z dziesiątek, setek, a nawet tysięcy ogniw litowo-jonowych strategicznie rozmieszczonych razem, w zależności od zastosowania.Systemy te mogą mieć napięcie znamionowe mniejsze niż 100 V, ale może wynosić nawet 800 V, przy prądach zasilania pakietów sięgających nawet 300 A lub więcej.Każde niewłaściwe zarządzanie pakietem wysokiego napięcia może wywołać zagrażającą życiu, katastrofalną katastrofę.W związku z tym systemy BMS są absolutnie niezbędne do zapewnienia bezpiecznej pracy.Zalety systemów BMS można podsumować w następujący sposób.

• Bezpieczeństwo funkcjonalne.Bez dwóch zdań, w przypadku wielkoformatowych akumulatorów litowo-jonowych, jest to szczególnie rozważne i niezbędne.Wiadomo jednak, że nawet mniejsze formaty używane, powiedzmy, w laptopach, zapalają się i powodują ogromne szkody.Bezpieczeństwo osobiste użytkowników produktów, które zawierają systemy zasilane litowo-jonowym, pozostawia niewiele miejsca na błędy w zarządzaniu baterią.
• Żywotność i niezawodność.Zarządzanie ochroną akumulatorów, elektryczną i termiczną, zapewnia, że ​​wszystkie ogniwa są używane zgodnie z deklarowanymi wymaganiami SOA.Ten delikatny nadzór zapewnia, że ​​ogniwa są chronione przed agresywnym użytkowaniem i szybkim cyklem ładowania i rozładowywania, co nieuchronnie skutkuje stabilnym systemem, który potencjalnie zapewni wiele lat niezawodnej pracy.
• Wydajność i zasięg.Zarządzanie pojemnością pakietu akumulatorów BMS, w którym stosuje się równoważenie ogniwa do ogniwa w celu wyrównania SOC sąsiednich ogniw w całym zespole pakietu, pozwala na osiągnięcie optymalnej pojemności akumulatora.Bez tej funkcji BMS uwzględniającej różnice w samorozładowaniu, cyklach ładowania/rozładowania, wpływie temperatury i ogólnym starzeniu się, zestaw akumulatorów może w końcu stać się bezużyteczny.
• Diagnostyka, gromadzenie danych i komunikacja zewnętrzna.Zadania nadzorcze obejmują ciągłe monitorowanie wszystkich ogniw baterii, gdzie rejestrowanie danych może być samodzielnie wykorzystywane do diagnostyki, ale często jest przeznaczone do zadania obliczeniowego w celu oszacowania SOC wszystkich ogniw w zespole.Informacje te są wykorzystywane do algorytmów równoważenia, ale mogą być zbiorczo przekazywane do urządzeń zewnętrznych i wyświetlaczy, aby wskazać dostępną energię w miejscu zamieszkania, oszacować oczekiwany zasięg lub zasięg/czas życia w oparciu o bieżące zużycie i zapewnić stan pakietu baterii.
• Redukcja kosztów i gwarancji.Wprowadzenie BMS do BESS zwiększa koszty, a zestawy akumulatorów są drogie i potencjalnie niebezpieczne.Im bardziej skomplikowany system, tym wyższe wymagania bezpieczeństwa, co skutkuje potrzebą większej obecności nadzoru BMS.Jednak ochrona i konserwacja zapobiegawcza BMS w zakresie bezpieczeństwa funkcjonalnego, żywotności i niezawodności, wydajności i zasięgu, diagnostyki itp. gwarantują, że obniży to ogólne koszty, w tym te związane z gwarancją.

Systemy zarządzania baterią i Synopsys

Symulacja jest cennym sprzymierzeńcem w projektowaniu BMS, szczególnie gdy jest stosowana do eksploracji i rozwiązywania problemów projektowych w zakresie rozwoju sprzętu, prototypowania i testowania.Mając w użyciu dokładny model ogniwa litowo-jonowego, model symulacyjny architektury BMS jest wykonywalną specyfikacją uznawaną za wirtualny prototyp.Ponadto symulacja umożliwia bezbolesne badanie wariantów funkcji nadzoru BMS w różnych scenariuszach eksploatacji baterii i środowiska.Problemy z implementacją można wykryć i zbadać bardzo wcześnie, co pozwala na weryfikację poprawy wydajności i bezpieczeństwa funkcjonalnego przed wdrożeniem na rzeczywistym prototypie sprzętu.Skraca to czas opracowywania i pomaga zapewnić solidność pierwszego prototypu sprzętu.Ponadto, wiele testów uwierzytelniania, w tym najgorszych scenariuszy, można przeprowadzić na BMS i akumulatorze w fizycznie realistycznych aplikacjach systemów wbudowanych.

Synopsys SabreRDoferuje obszerne biblioteki modeli elektrycznych, cyfrowych, sterowania i termicznych modeli hydraulicznych, aby umożliwić inżynierom zainteresowanym projektowaniem i rozwojem BMS i akumulatorów.Dostępne są narzędzia do szybkiego generowania modeli na podstawie podstawowych danych technicznych i krzywych pomiarowych dla wielu urządzeń elektronicznych i różnych typów chemii baterii.Analizy statystyczne, naprężeń i usterek umożliwiają weryfikację w różnych widmach obszaru operacyjnego, w tym na obszarach granicznych, w celu zapewnienia ogólnej niezawodności BMS.Ponadto oferowanych jest wiele przykładów projektowych, aby umożliwić użytkownikom szybkie rozpoczęcie projektu i szybkie uzyskanie odpowiedzi potrzebnych w symulacji.