Estructura bàsica i principi de funcionament del BMS per a vehicles de nova energia

No hi ha una definició estricta d'un sistema de gestió de bateries (BMS). Ho podem entendre de la següent manera: Un sistema de gestió de la bateria és un dispositiu que s'utilitza per controlar i gestionar de manera eficaç la bateria d'alimentació, mantenint el funcionament normal del sistema d'alimentació i allargant la vida útil de la bateria. Es coneix comunament com a mainadera de bateries o gestor de bateries. Pot supervisar l'estat de funcionament de la bateria (tensió, corrent i temperatura de la bateria), predir la capacitat de la bateria (SOC) i l'autonomia de conducció restant corresponent i gestionar la bateria per evitar descàrrega excessiva, sobrecàrrega, sobreescalfament i desequilibri de tensió greu entre les cèl·lules individuals, maximitzant la utilització de la capacitat d'emmagatzematge de la bateria i la vida útil del cicle.

Classificació:

Els sistemes de gestió de bateries es poden classificar en sistemes distribuïts, sistemes centralitzats i sistemes integrats segons la seva estructura.

1. Sistema distribuït

Definició bàsica:

Un BMS distribuït, també conegut com a BMS modular, es caracteritza per "funcions descentralitzades i gestió centralitzada". Distribueix l'adquisició de dades de la bateria i algunes funcions de processament a múltiples unitats de control esclaus independents dins del mòdul de la bateria o del paquet de bateries, mentre que una unitat de control mestra és responsable dels algorismes avançats i la comunicació del vehicle.

Anàlisi de les característiques professionals:

Avantatges:

• Alta escalabilitat i modularitat: en afegir o eliminar unitats de control esclaus, es pot adaptar fàcilment a plataformes amb diferents nivells de potència i tensió, facilitant el disseny basat en plataforma-.
• Cablejat senzill i alta fiabilitat: l'arnès de mostreig de cada mòdul és extremadament curt i net, reduint el risc d'interferències de la transmissió de senyal analògic de llarga distància- i millorant la precisió de la mesura i la compatibilitat electromagnètica del sistema.
• Alta seguretat: els punts de mostreig d'alta-tensió es dispersen, reduint el risc d'intrusió d'alta-tensió als sistemes de baixa-tensió. La unitat de control mestra es pot situar lluny de la zona d'alta tensió-.

Inconvenients:

• Alta complexitat del sistema: requereix el desenvolupament i gestió de dues unitats de maquinari (mestre i esclau) i protocols de comunicació complexos.
• Cost relativament alt: el cost total del maquinari de diverses unitats de control esclau pot ser més elevat.
• Aplicacions típiques: vehicles elèctrics,-sistemes d'emmagatzematge d'energia a gran escala, robots i altres escenaris que requereixen una gran modularitat, escalabilitat, seguretat i precisió.

2. Sistema centralitzat

Definició bàsica:

El BMS centralitzat adopta una arquitectura d'"adquisició integrada, processament centralitzat". Totes les funcions s'integren en un únic controlador central i tots els senyals de voltatge i temperatura de les cèl·lules de la bateria es connecten directament als ports d'adquisició del controlador central mitjançant arnes de cablejat llargs.

Anàlisi de les característiques professionals:

Avantatges:

• Estructura senzilla, baix cost: controlador únic, sense protocol de comunicació mestre-esclau, desenvolupament de programari relativament senzill i el cost global més baix en sistemes de petita-capacitat.
• Processament de dades directe: totes les dades es processen dins d'un sol xip, eliminant la necessitat de sincronització entre-nodes i retards de transmissió.

Inconvenients:

• Poca escalabilitat: els ports d'E/S del controlador són fixos, cosa que dificulta l'adaptació a sistemes amb diferents nombres de bateries.
• Risc de fiabilitat elevat: els arnesos de mostreig de llarga-distància són susceptibles a interferències, la qual cosa comporta una precisió de mesura reduïda; els nombrosos i llargs arnesos donen lloc a una alta taxa de fallada del connector.
• Disseny inflexible: el controlador central ha d'estar a prop del paquet de bateries i la disposició del cablejat és fixa, cosa que no és favorable a la disposició general del vehicle.
• Perills de seguretat: tots els punts de mostreig d'alta tensió-es concentren en un sol lloc, la qual cosa comporta un risc de fallada d'un sol-punt que condueixi a la fallada de tot el sistema.

Aplicacions típiques: vehicles elèctrics de baixa-velocitat, eines elèctriques, armaris d'emmagatzematge d'energia de petita-capacitat i electrònica de consum amb requisits d'espai i costos extremadament estrictes.

3. Sistema Integrat

Definició bàsica:

El BMS integrat és el producte d'una integració profunda de components elèctrics i mecànics, que incorpora "integració de maquinari i programari, alt grau d'integració". Integra les funcions bàsiques de maquinari del BMS (com ara AFE, MCU) directament a la placa de control i protecció del paquet de bateries i, de vegades, fins i tot s'integra físicament amb altres components dins del paquet de bateries (com ara dispositius de desconnexió d'alta -tensió, sensors de corrent).

Anàlisi de les característiques professionals:

Avantatges:

• Mida petita, ús d'espai extremadament elevat: molt adequat per a aplicacions-con limitacions d'espai.
• Optimització de costos i cadena de subministrament: redueix materials com carcasses i connectors, simplificant la producció i el muntatge.
• Fort objectiu de rendiment: disseny optimitzat per a paquets de bateries específics, aconseguint un rendiment òptim.

Inconvenients:

• Gairebé sense escalabilitat: Profundament integrat amb el paquet de bateries, no es pot utilitzar per a sistemes de bateries d'altres especificacions.
• Manteniment i substitució difícils: en cas d'avaria, sol requerir la substitució de tota la placa de control o fins i tot de tot el mòdul de la bateria.
• Reptes de dissipació de calor i aïllament: la integració d'alta-densitat comporta reptes en el disseny de dissipació de calor i requisits més alts per al disseny d'aïllament de circuits d'alta i baixa tensió.

Les aplicacions típiques inclouen: electrònica de consum, dues-rodes elèctriques, productes d'emmagatzematge d'energia domèstic compactes i paquets de bateries per a alguns vehicles PHEV/HEV que prioritzen l'ús màxim de l'espai.

El sistema de gestió de bateries consta principalment de les següents parts: una unitat central de processament (també anomenada mòdul de control principal o ECU), una unitat d'adquisició de dades (mòdul d'adquisició BMU), una unitat d'equilibri, una unitat de visualització, components de control (relés, fusibles) i components de detecció (detecció de fuites, sensors de corrent, sensors de temperatura, etc.).

La unitat central de processament consta d'una placa de control principal i un circuit de control d'alta{0}}tensió; la unitat d'adquisició de dades consta d'un mòdul d'adquisició de temperatura i un mòdul d'adquisició de tensió. En la majoria d'aplicacions, el mòdul d'equilibri i el mòdul de detecció estan integrats junts; la unitat de visualització consta d'un tauler de visualització, una pantalla LCD, un teclat i un ordinador amfitrió. La tecnologia de bus de camp CAN s'utilitza generalment per realitzar la comunicació d'informació entre aquests components i amb el sistema multi-energètic del vehicle.

Al sistema de gestió de bateries d'una bateria d'ions de liti-d'un fabricant de vehicles d'energia nova, el sistema adopta una estructura principal-esclau. Un mòdul de control principal BMS pot controlar fins a 256 mòduls d'adquisició, i cada mòdul d'adquisició pot recollir i processar fins a 16 canals de tensió i 8 canals de temperatura. Pot fer un seguiment-en temps real de l'estat de càrrega i descàrrega de la bateria, processament de dades, estimació de SOC, estimació de l'autonomia, control de càrrega i descàrrega i altres funcions.

El principi de funcionament principal del BMS es pot resumir simplement de la següent manera: després que el circuit d'adquisició de dades reculli informació sobre l'estat de la bateria, la unitat de control electrònic processa i analitza les dades i, a continuació, emet ordres de control als mòduls funcionals rellevants del sistema en funció dels resultats de l'anàlisi i transmet informació al món exterior.

ACEY-BP24-300A400Amàquina de prova de bms, alt grau d'automatització, velocitat de prova ràpida i alta precisió de prova. Amb funció de prova de protecció de sobrecàrrega, recuperació de sobrecàrrega, protecció de sobredescàrrega, recuperació de sobredescàrrega, protecció de sobrecàrrega (corrent de sobrecàrrega i corrent de sobredescàrrega), resistència interna, auto{1}}consum, protecció contra curtcircuits, temps de protecció contra sobrecàrregues, temps de protecció contra sobreintensitat, temps de protecció contra sobredescàrrega, corrent d'equilibri, tensió d'equilibri, etc.

L'ús de bateries en sistemes d'alimentació de l'automòbil és un procés complex. Les bateries han de millorar la seguretat, la densitat de potència i la densitat d'energia, i han de reduir la taxa i el cost d'auto{1}descàrrega. A més, s'han de tenir en compte moltes qüestions especials relacionades amb el seu ús als vehicles, com ara la consistència de la bateria, les connexions entre-bateria, la protecció contra fuites i la seguretat d'alta-tensió, la ventilació i la dissipació de calor, la impermeabilització i la protecció contra la pols de la bateria i el manteniment del sistema. Només resolent aquests problemes les bateries d'alimentació poden ser àmpliament utilitzades en vehicles elèctrics.

Acey Intel·ligents'especialitza en oferir solucions integrades per a línies de muntatge semiautomàtiques i totalment automàtiques dedicades a paquets de bateries d'ions de liti utilitzats en sistemes d'emmagatzematge d'energia (ESS), vehicles aeris no tripulats (UAV), bicicletes elèctriques, patinets elèctrics, eines elèctriques, vehicles de dues i tres rodes i aplicacions relacionades. A més, subministrem una gamma completa d'equips de muntatge de bateries, incloses màquines de classificació de cèl·lules, màquines de classificació de bateries, màquina d'adherència de paper aïllant, provador CCD, soldadors manuals/automàtics per punts de bateries, provadors BMS, provador integral de bateries i sistemes de prova de paquets de bateries.

Contacta ara