Akumulatora bloka galvenā BMS (Battery Management System) ir būtiska jaunā enerģijas transportlīdzekļa akumulatora komplekta sastāvdaļa, kas ir atbildīga par akumulatora bloka drošas darbības uzraudzību, pārvaldību un aizsardzību. Tālāk ir sniegta detalizēta BMS analīze:
1 BMS definīcija un funkcija
BMS ir mikroprocesoru sistēma, kas integrē vairākas funkcijas, īpaši izstrādāta, lai pārvaldītu un optimizētu akumulatoru bloku veiktspēju. Tās galvenās funkcijas ietver:
Reāllaika uzraudzība:Reāllaikā tiek apkopoti galvenie akumulatora bloka parametri, piemēram, spriegums, strāva, temperatūra utt., lai nodrošinātu, ka akumulators darbojas optimālā stāvoklī.
Līdzsvarota vadība:Izmantojot aktīvās vai pasīvās balansēšanas metodes, tiek uzturēta katras akumulatora bloka vienības konsekvence, lai novērstu veiktspējas pasliktināšanos, ko izraisa akumulatora jaudas atšķirības.
Aizsardzības funkcija:Tam ir vairākas aizsardzības funkcijas, piemēram, pārlādēšana, pārmērīga izlāde, pārstrāva un pārmērīga temperatūra, un tā var veikt savlaicīgus pasākumus, ja tiek konstatētas neparastas situācijas, lai novērstu akumulatora bojājumus vai drošības negadījumus.
Datu ierakstīšana un komunikācija:Reģistrējiet akumulatora darbības vēsturiskos datus un apmainiet datus ar citām sistēmām, izmantojot sakaru saskarnes, lai panāktu attālo uzraudzību un pārvaldību.
Pagariniet akumulatora darbības laiku:Izmantojot precīzu akumulatora pārvaldību, efektīvi samaziniet akumulatora pārlādēšanu un pārmērīgu izlādi, kā arī pagariniet tā kalpošanas laiku.
Drošības uzlabošana:Vairāki aizsardzības mehānismi var novērst tādas bīstamas situācijas kā pārkaršana un īssavienojumi akumulatoros, nodrošinot lietotāju un aprīkojuma drošību.
2 BMS sistēmas arhitektūra
Akumulatora bloka BMS sistēmas arhitektūras dizaina mērķis ir nodrošināt drošu un efektīvu akumulatora bloka darbību un pagarināt tā kalpošanas laiku. BMS sistēmas arhitektūru parasti var iedalīt divās daļās: aparatūras arhitektūrā un programmatūras arhitektūrā. Tālāk ir sniegta detalizēta analīze:
1. Aparatūras arhitektūra
BMS aparatūras arhitektūra galvenokārt ir sadalīta divos veidos: centralizētā un izplatītā:
① Centralizēta arhitektūra:
Funkcijas:Koncentrējiet visus elektriskos komponentus vienā platē ar vienkāršu ķēdes dizainu un zemām izmaksām.
Priekšrocības:Kompakta struktūra, augsta uzticamība.
Trūkumi:Vadu instalācija vienas šūnas paraugu ņemšanai ir salīdzinoši gara, paraugu ņemšanas sprieguma kritums ir atšķirīgs, paraugu ņemšanas vadu instalācijas dizains ir sarežģīts, paraugu ņemšanas kanālu skaits ir ierobežots, un tas ir piemērots mazākiem akumulatoru komplektiem.
② Sadalītā arhitektūra:
Sastāvs:Ietver mātesplati (BCU, Battery Control Unit) un palīgplati (BMU, Battery Management Unit). Uzstādīts moduļa iekšpusē no plates, izmanto, lai noteiktu individuālu spriegumu, strāvu un līdzsvara kontroli; Mātesplates uzstādīšanas pozīcija ir salīdzinoši elastīga, to izmanto releja vadībai, uzlādes stāvokļa (SOC) novērtēšanai un aizsardzībai pret elektriskiem savainojumiem.
Priekšrocības:Paraugu ņemšanas instalācijai ir vienāds attālums, lielāka uzticamība, un tā atbalsta lielāku akumulatoru sistēmu, piemēram, MW līmeņa enerģijas uzglabāšanas sistēmu, dizainu.
Trūkumi:Augstas izmaksas, kas prasa papildu mikroshēmas, lai nosūtītu informāciju no katra moduļa uz BMS mātesplati.
2. Programmatūras arhitektūra
BMS programmatūras arhitektūra parasti ietver pamata programmatūru un lietojumprogrammu slāņa programmatūru:
① Apakšējā līmeņa programmatūra:
Atbilstoši AUTOSAR standartiem, modulāro izstrādi ir viegli paplašināt un portēt, uzlabojot izstrādes efektivitāti.
Atbildīgs par tiešu mijiedarbību ar aparatūru, tostarp datu iegūšanu, apstrādi un vadības signālu ģenerēšanu.
② Lietojumprogrammas slāņa programmatūra:
Funkcionālie moduļi:ieskaitot akumulatora aizsardzību, elektrisko traumu aizsardzību, kļūdu diagnostikas pārvaldību, siltuma vadību, releja vadību, pakārtotā paneļa vadību, līdzsvara vadību, SOC aplēses un sakaru pārvaldības moduļus.
Kontroles algoritmi, piemēram, PID kontrole un Kalmana filtrēšana, tiek izmantoti, lai panāktu precīzu vadību un optimizāciju akumulatora uzlādes un izlādes procesu laikā.
Komunikācijas vadība:Pārvaldiet komunikāciju starp BMS un citām sistēmām (piemēram, transportlīdzekļa vadības blokiem, borta informācijas displeja sistēmām utt.), ko parasti nodrošina, izmantojot CAN kopni, Ethernet vai bezvadu sakarus.
3. Galvenās sastāvdaļas un funkcijas
BMS sistēma ietver arī dažus galvenos komponentus un funkcijas, lai nodrošinātu tās efektīvu darbību:
Analogā priekšgala (AFE):atbild par analogo signālu (piemēram, sprieguma, strāvas un temperatūras) apstrādi un to pārveidošanu formā, kas piemērota digitālai apstrādei.
Mikrokontrollera vienība (MCU):Kā BMS galvenā skaitļošanas un vadības vienība ir atbildīga par datu apstrādi, akumulatora stāvokļa uzraudzību, vadības algoritma izpildi, kļūdu diagnostiku, sakaru pārvaldību un citām funkcijām.
Bilances modulis:izmanto, lai panāktu enerģijas līdzsvaru akumulatorā, nodrošinot, ka visu akumulatora elementu spriegums un uzlādes stāvoklis ir pēc iespējas konsekventāks, un pagarinot akumulatora darbības laiku.
Augstsprieguma vadības bloks (HVU):Atbildīgs par akumulatora bloka augstsprieguma ķēžu pārvaldību, tostarp izolācijas uzraudzību, strāvas noteikšanu, kontaktora vadību utt.
Akumulatora statusa indikatora vienība (BTU):Nodrošina lietotājiem vizuālu akumulatora statusa displeju, piemēram, atlikušo akumulatora līmeni, uzlādes statusu utt.
3 BMS darbības princips
BMS pārvalda akumulatorus, izmantojot šādas metodes:
Sprieguma regulēšana:Izmantojot līdzsvarota sprieguma tehnoloģiju, piemēram, izveidojot neatkarīgas nelielas ķēdes vai izmantojot līdzstrāvas/līdzstrāvas transformatorus, lai nodrošinātu, ka katras šūnas spriegums paliek līdzsvarots.
Temperatūras regulēšana:Saistībā ar temperatūras kontroles sistēmām, piemēram, šķidruma dzesēšanas sistēmām un piespiedu gaisa dzesēšanu, dažādu akumulatora daļu dzesēšana tiek kontrolēta, lai katras daļas temperatūru uzturētu vispiemērotākajā darba temperatūras diapazonā.
4 BMS nozīme akumulatoru komplektos
BMS ir izšķiroša loma akumulatoru komplektos, pat veidojot ievērojamu daļu (apmēram 30%) no kopējām akumulatora izmaksām. Tās ir akumulatora bloka "smadzenes", kas nodrošina drošu un efektīvu akumulatora darbību, izmantojot reāllaika uzraudzību un pārvaldību, pagarina akumulatora kalpošanas laiku un uzlabo jauno enerģijas transportlīdzekļu kopējo veiktspēju.
5 Lietojumprogrammu piemēri
Par piemēru ņemot Tesla Model S, tā BMS ir iebūvēts iepakotajā akumulatoru komplektā, saglabājot visa akumulatora komplekta līdzsvaru un veiktspēju, uzraugot un pārvaldot katras šūnas statusu reāllaikā. Tesla uzlabotā BMS tehnoloģija ir viens no galvenajiem faktoriem, kas to atšķir tirgū.
Rezumējot, BMS kā akumulatoru komplektu galvenā sastāvdaļa ir neaizstājama loma jaunu enerģijas transportlīdzekļu jomā. Nepārtraukti attīstoties tehnoloģijām, arī BMS tehnoloģija turpinās uzlaboties un ieviest jauninājumus, nodrošinot spēcīgu atbalstu jaunu enerģijas transportlīdzekļu popularizēšanai un attīstībai.