1 Основные понятия BMS
Система управления батареями (BMS) — это основной блок управления аккумуляторной системой хранения энергии, служащий важным связующим звеном между аккумуляторными элементами и системой хранения энергии/электростанцией. Основная функция заключается в интеллектуальном управлении и обслуживании различных аккумуляторных блоков, предотвращении перезарядки и чрезмерной разрядки, предотвращении перегрева и обеспечении безопасности и эффективности системы.
Он в основном отвечает за мониторинг состояния аккумуляторной системы (измерение параметров батареи, включая основные параметры и состояние, такие как напряжение, ток, температура, а также расчет данных о состоянии батареи, таких как SOC и SOH), анализ состояния, заряд и разряд батареи. управление, защита от неисправностей и обеспечение безопасной и эффективной работы системы. В то же время ключевые данные могут быть загружены в систему более высокого уровня для резервного копирования и анализа данных.
2 Операционная среда системы управления батареями (BMS)
Высокое напряжение: напряжение аккумуляторной батареи часто может достигать 700 В.
Высокий ток: ток в аккумуляторной батарее обычно может достигать 100–300 ампер.
Глубина разряда и заряда (DOD) аккумуляторов глубокого цикла обычно составляет 80% или выше.
3 характеристики системы хранения энергии BMS
Безопасность: он может предотвратить перезарядку, чрезмерную разрядку, перегрев, короткое замыкание и другие неисправности аккумулятора, обеспечивая безопасную работу аккумулятора.
Эффективность: он может оптимизировать процесс зарядки и разрядки аккумулятора и повысить эффективность его использования.
Срок службы: он может продлить срок службы аккумулятора.
Надежность: Способность стабильно работать в суровых условиях.
Масштабируемость: способна удовлетворить потребности систем хранения энергии различного масштаба.
4 Общие протоколы связи для систем хранения энергии BMS
CAN-шина: широко используемый протокол полевой шины с такими преимуществами, как низкая стоимость, высокая скорость передачи и высокая надежность.
RS485: RS485 — это полудуплексный протокол последовательной связи с сильной защитой от помех и большим расстоянием передачи.
Modbus: Modbus — это универсальный протокол Modbus, обладающий такими преимуществами, как простота использования и открытость.
5 Справочные данные для широко используемых систем хранения энергии BMS
Тип аккумулятора: литий-ионный аккумулятор, свинцово-кислотный аккумулятор и т. д.
Индивидуальное напряжение: 3,7 В, 12 В, 24 В и т. д.
Напряжение аккумуляторной батареи: 48 В, 220 В, 400 В и т. д.
Емкость аккумулятора: 10 кВтч, 20 кВтч, 50 кВтч и т. д.
Максимальный зарядный ток: 1C, 2C, 3C и т. д.
Максимальный ток разряда: 1C, 2C, 3C и т. д.
6 компонентов BMS
1. Измерительный модуль
Датчик напряжения: контролирует напряжение каждой ячейки батареи, чтобы убедиться, что напряжение каждой ячейки находится в безопасном диапазоне.
Датчик тока: измерение тока зарядки и разрядки в реальном времени, мониторинг состояния зарядки и разрядки аккумулятора.
Датчик температуры: контролирует температуру элементов аккумулятора, чтобы предотвратить перегрев или неправильное охлаждение.
2. Блок управления
Микроконтроллер (MCU) или процессор цифровых сигналов (DSP): отвечает за обработку данных от измерительных модулей, выполнение алгоритмов расчета SOC, SOH и других состояний, а также управление в соответствии с заранее заданными стратегиями.
Память: хранит программный код, исторические данные и информацию о состоянии.
3. Балансная схема
Схема пассивной балансировки: резисторы поглощают разницу в мощности между элементами батареи для достижения баланса.
Схема активной балансировки: схема передает мощность от одного элемента батареи к другому для достижения более эффективной балансировки.
4. Защитите цепь
Схема защиты от перезаряда/переразряда: когда напряжение аккумулятора превышает безопасный диапазон, он автоматически прерывает путь зарядки или разрядки.
Схема защиты от короткого замыкания: обнаруживает условия короткого замыкания, чтобы предотвратить повреждение, вызванное чрезмерным током.
Схема защиты от перегрева: когда температура превышает установленный порог, система автоматически отключается для защиты аккумулятора.
5. Модуль связи
Коммуникационные интерфейсы: такие как CAN, RS485, UART и т. д., используемые для обмена данными с внешними устройствами (например, зарядными устройствами, инверторами, системами мониторинга).
Модуль беспроводной связи: например, Bluetooth WiFi, поддержка удаленного мониторинга и управления.
6. Пользовательский интерфейс
Дисплей: Обеспечивает визуализацию состояния батареи, рабочих данных и информации о неисправностях.
Панель управления: пользователи могут настраивать и контролировать работу с помощью кнопок, переключателей или сенсорных интерфейсов управления.
7. Система программного обеспечения
Встроенное программное обеспечение: программное обеспечение, работающее на блоке управления, отвечающее за сбор, обработку данных, логику управления и выполнение стратегий защиты.
Приложение: Программное обеспечение верхнего уровня для анализа данных, удаленного мониторинга и управления системой.
8. Внешние интерфейсы
Интерфейс питания: подключите аккумуляторную батарею к внешним нагрузкам или зарядным устройствам.
Интерфейс отладки: облегчает инженерам отладку системы и устранение неполадок.
9. Система терморегулирования.
Радиатор или вентилятор: помогает охладить аккумуляторный блок, предотвратить перегрев и поддерживать батарею в безопасном диапазоне рабочих температур.
10. Механизм безопасности
Проектирование резервирования. Обеспечьте резервирование ключевых компонентов для повышения надежности системы.
Система диагностики неисправностей: мониторинг состояния различных компонентов в режиме реального времени, обеспечивающий функции предупреждения о неисправностях и сигнализации.
7 Основные функции BMS
1. Мониторинг состояния
Мониторинг напряжения: измерение напряжения каждого элемента аккумулятора в режиме реального времени, чтобы гарантировать, что аккумулятор работает в безопасном диапазоне.
Мониторинг тока: отслеживайте ток зарядки и разрядки, чтобы обеспечить соответствие проектным спецификациям и оперативно обнаруживать любые нештатные ситуации.
Мониторинг температуры: измеряйте температуру элементов аккумулятора, чтобы предотвратить влияние перегрева и неправильного охлаждения на производительность аккумулятора.
2. Управление зарядкой и разрядкой
Контроль зарядки: автоматическая корректировка стратегии зарядки в зависимости от состояния аккумулятора, чтобы предотвратить перезарядку и чрезмерный ток.
Контроль разрядки: следите за процессом разрядки, чтобы предотвратить чрезмерную разрядку аккумулятора и продлить срок его службы.
Сбалансированное управление: элементы батареи сбалансированы, чтобы обеспечить согласованность напряжения и емкости каждого элемента, предотвращая перезарядку и разрядку отдельных элементов.
3. Защита безопасности
Защита от перезарядки: когда напряжение аккумулятора достигает установленного значения, зарядка автоматически прекращается, чтобы предотвратить перезарядку.
Защита от переразряда: когда напряжение аккумулятора ниже установленного значения, разряд автоматически прекращается, чтобы защитить аккумулятор.
Защита от короткого замыкания: мониторинг тока в реальном времени для предотвращения повреждения аккумулятора, вызванного короткими замыканиями.
Защита от перегрева: следите за изменениями температуры, чтобы предотвратить выход из строя батареи из-за перегрева.
4. Оценка состояния
Оценка SOC (Состояние заряда): оценивает текущее состояние заряда, представляющее отношение текущей мощности к номинальной мощности.
Оценка состояния здоровья (SOH): оценка состояния аккумулятора, отражающая степень ухудшения емкости и производительности аккумулятора.
5. Диагностика неисправностей и сигнализация.
Обнаружение неисправностей в режиме реального времени: отслеживайте различные индикаторы, быстро обнаруживайте неисправности и записывайте информацию о неисправностях.
Механизм сигнализации: при возникновении нештатной ситуации немедленно выдается сигнал тревоги, напоминающий пользователю о необходимости принятия мер.
6. Запись и передача данных.
Запись данных: записывайте историю зарядки и разрядки, изменения температуры, время работы и другие данные аккумулятора для последующего анализа.
Функция связи: обмен данными с внешними системами (такими как инверторы, системы мониторинга и т. д.) и предоставление информации о состоянии в режиме реального времени.
7. Пользовательский интерфейс
Визуальный дисплей: обеспечивает удобный интерфейс для отображения состояния батареи, исторических данных и информации о неисправностях для пользовательского мониторинга и управления.
8. Интеллектуальное управление
Анализ данных: использование методов анализа данных, таких как машинное обучение, для анализа производительности аккумулятора и оптимизации стратегий зарядки и разрядки.
Удаленный мониторинг: реализация удаленного мониторинга и управления через сеть для повышения эффективности управления системой и скорости реагирования.
9. Интеграция и совместимость
Системная интеграция: интеграция с другими силовыми электронными устройствами (такими как инверторы, зарядные станции и т. д.) для улучшения общей производительности системы.
Совместимость: Совместим с различными типами аккумуляторов (например, литий-ионными, свинцово-кислотными и т. д.) для использования.