Sistema sa Pagdumala sa Baterya
Ang Sistema sa Pagdumala sa Baterya (BMS) usa ka aparato nga gigamit aron epektibo nga madumala ang mga pack sa baterya. Alang sa mga de-koryenteng sakyanan, ang usa ka maayo nga-maayong pagkadisenyo nga hardware ug software sa BMS mahimong epektibong mopataas sa driving range, molugway sa kinabuhi sa battery pack, makapamenos sa gasto sa pagpaandar, ug makaseguro sa kaluwasan ug kasaligan sa power battery pack. Ang sistema sa pagdumala sa baterya sa kuryente nahimong usa ka kinahanglanon nga kinauyokan nga sangkap sa mga de-koryenteng salakyanan. Kini nga kapitulo magpunting sa pagpaila sa komposisyon, mga gimbuhaton, ug mga prinsipyo sa pagtrabaho sa sistema sa pagdumala sa baterya sa kuryente.
Arkitektura sa Sistema
Ang kasagarang sistema sa pagdumala sa baterya (BMS) nga hardware nag-una naglakip sa Battery Management Unit (BMU), usa ka Cell Management Unit (CMU), mga sensor, wiring harnesses, ug uban pa. Sa disenyo sa dagkong-scale power battery systems, ang pagpili sa BMS architecture importante, direkta nga nagdeterminar sa mga paagi sa koneksyon tali sa hardware units ug sa software programming approach, ug maka-apekto sa gasto sa sistema sa pag-instalar ug pagmentinar. Base sa topology tali sa mga controllers sa BMS, ang BMSs kay lapad nga ma-categorize sa duha ka klase: integrated ug distributed.
1. Integrated BM
2. Giapod-apod nga BMS
Dili sama sa integrated topologies, ang gipang-apod-apod nga mga arkitektura nagbahin sa BMS functionality ngadto sa mainboard nga BMU ug multiple slave CMUs. Ang modular nga estraktura nagpasimple sa module assembly, nag-optimize sa sampling harness layout, ug nagpagaan sa boltahe nga drop inconsistencies sa uniporme nga gilay-on. Ang mga disbentaha naglakip sa mas taas nga gasto ug mas komplikado nga disenyo sa komunikasyon ug pagkontrol. Base sa pagkalain-lain sa gipang-apod-apod nga mga pamaagi sa koneksyon sa BMS, mahimo pa silang bahinon sa tulo ka matang: koneksyon sa bituon (tan-awa ang Figure 8-2), koneksyon sa bus, ug koneksyon sa daisy-chain.
(1) Star KoneksyonSa usa ka bituon nga koneksyon, ang mainboard BMU nahimutang sa sentro, ug ang matag CMU module direktang konektado sa BMS mainboard pinaagi sa usa ka harness. Ang mga koneksyon sa bituon nagpadali sa pagkontrolar sa punto-ngadto sa-punto, ug ang pagkapakyas sa usa ka CMU node dili kaayo makaapekto sa sistema. Bisan pa, samtang ang gidaghanon sa mga modulo nagdugang, ang pagkakomplikado sa mga linya sa komunikasyon sa usa ka koneksyon sa bituon labi nga nagdugang, nga nagpalisud sa pagmentinar ug gilimitahan ang scalability. Tungod sa mga limitasyon sa BMS mainboard ports, ang mga CMU modules dili basta-basta nga idugang, nga makapahimo niini nga talagsa ra sa dagkong -mga aplikasyon.
(2) Koneksyon sa BusAng arkitektura sa sistema nga nakabase sa bus-nagpadali sa modular nga disenyo, sama sa gipakita sa Figure 8-3. Ang BMS kasagarang gibahin sa daghang control units: BMU, CMU, ug Battery Join Box (BJB). Ang BMU, CMU, ug BJB konektado pinaagi sa CAN o ubang mga network sa bus. Ang BMU naghimo sa kinauyokan nga mga gimbuhaton sa algorithm alang sa pagdumala sa baterya; ang CMU naghimo sa pag-angkon sa boltahe sa cell, pag-equal, ug pagsukod sa temperatura; ang BJB naghimo sa taas nga boltahe, kasamtangan, ug pag-angkon sa temperatura, pagmaneho sa contactor ug diagnostics, ug pag-ila sa insulasyon alang sa battery pack; Ang isolation naghatag og electrical isolation, pagpugong sa backflow gikan sa pagsunog sa circuit board ug paglimit sa interference amplitude.
Ang arkitektura nga nakabase sa bus-nagtanyag ug mas flexible nga mga koneksyon sa komunikasyon ug lig-on nga scalability, labi nga nagpayano sa disenyo sa arkitektura sa hardware, nakab-ot ang modularity, ug nagpauswag sa pagkaaplikar sa sistema ug kadali. Ang panguna nga disbentaha niini mao ang medyo taas nga gasto.
Ang Daisy-chaining kay medyo bag-o nga paagi sa koneksyon nga mitumaw sa bag-ohay nga katuigan. Ang interface makahimo sa pag-convert sa bug-os nga-duplex SPI signal hangtod sa 1Mb/s ngadto sa differential signal ug ipadala kini pinaagi sa twisted-pares nga kable ug usa ka simple, ubos nga-cost transformer. Pananglitan, ang Linear Technology's AFE device (LTC6811) mahimong magkadugtong aron mahimong BMS. Usa ka gamay, mubu nga -gasto nga transformer nagpuli sa data isolator. Sa main control microprocessor side, ang gamay nga adapter IC (LTC6820) naghatag sa main controller interface. Samtang simple ang unidirectional daisy{13}}chain networking, ang pagkapakyas sa bisan unsang node mahimong makaapekto sa komunikasyon sa tibuok sistema. Busa, usa ka gipaayo nga ring daisy-chain, sama sa gipakita sa Figure 8-4, naugmad ug gipadapat sa mga produkto sa BMS sa dagkong bag-ong mga tiggamag sakyanan sa enerhiya sama sa Tesla. Kung itandi sa mga koneksyon sa CAN bus, ang daisy{19}}chaining mas mubu sa gasto ug mas gamay ang gidak-on, apan kini adunay dili maayo nga scalability, limitado nga maximum nga gidaghanon sa mga node, ug kalisud sa pagdumala sa mga isyu sa pagdumala sa baterya sa mas komplikado nga mga sitwasyon sama sa dagkong mga sistema sa pagtipig sa enerhiya.
Pangunang mga Katungdanan
Sa kinatibuk-an, ang sukaranang mga gimbuhaton sa Battery Management System (BMS) naglakip sa: data acquisition, battery state estimation, energy management, safety management, thermal management, equalization control, communication functions, ug human-machine interface. Ang Figure 8-5 nagpakita sa usa ka functional block diagram sa usa ka sistema sa pagdumala sa baterya.
Ang pagkuha sa datos mao ang pundasyon sa tanan nga mga algorithm ug mga kontrol sa usa ka Battery Management System (BMS). Busa, ang sampling rate, katukma, ug pre{1}}mga kinaiya sa pagsala maoy importanteng mga timailhan nga makaapekto sa performance sa sistema sa baterya. Ang rate sa pagkuha sa datos gitino sa senaryo ug gimbuhaton. Pananglitan, uban sa usa ka backup nga suplay sa kuryente, ang data acquisition rate mahimong ingon ka ubos sa usa ka frame kada 10 segundos o bisan kada minuto; samtang para sa mga butang nga adunay paspas nga pagbag-o sa kasamtangan (sama sa mga salakyanan), kinahanglan nga makuha ang datos labing menos kausa sa matag 1 segundo, nga adunay pipila ka-kaluwasan nga datos nga nanginahanglan sa mga frequency sa sampling ingon ka ubos sa 100ms o 10ms.
2. Pagbanabana sa Estado sa Baterya
Ang pagtantiya sa estado sa baterya nag-una naglakip sa duha ka aspeto:State of Charge (SOC)ugEstado sa Panglawas (SOH). Ang SOC naghulagway sa kasamtangan nga nahabilin nga bayad sa battery pack ug mao ang basehan sa pagbanabana sa driving range sa usa ka electric vehicle. Ang SOH usa ka parameter nga gigamit sa pagrepresentar sa nahabilin nga kinabuhi sa baterya ug uban pang kahimtang sa kahimsog.
Ang pagdumala sa enerhiya nagsiguro nga ang tinuod nga-oras nga enerhiya nga output ug input sa baterya dili molapas sa kapasidad sa pagdala sa baterya ug sa sistema. Sa tinuud, ang kapasidad sa pag-charge/discharge sa baterya maapektuhan sa temperatura, SOC, ug SOH, ug uban pang mga hinungdan. Dungan, sa lebel sa sistema, ang mga peligro sama sa sobrang kainit ug pagkatunaw sa sirkito kinahanglan likayan. Busa, ang pagdumala sa enerhiya usa ka global nga proseso sa pagkontrol nga nag-una gamit ang kasamtangan, boltahe, temperatura, SOC, ug SOH isip mga input.
Pag-monitor sa boltahe sa baterya, kasamtangan, ug temperatura aron masiguro nga dili kini molapas sa normal nga mga sakup. Ang modernong BMS (Battery Management System) dili lang nagmonitor sa tibuok battery pack apan naghatag usab ug pino nga kontrol sa grabeng indibidwal nga mga kondisyon sa cell sama sa sobrang pag-charge, sobra sa-discharge, ug sobra sa-temperatura.
Pagpabugnaw sa baterya kung ang operating temperatura niini taas kaayo ug pagpainit niini kung kini mahulog ubos sa ubos nga limitasyon sa angay nga operating temperature niini aron mapabilin ang baterya sulod sa iyang labing maayo nga operating range ug mamentinar ang balanse sa temperatura sa tagsa-tagsa ka mga selula atol sa operasyon. Ang pagdumala sa thermal ilabinang gikinahanglan alang sa mga baterya nga gigamit ubos sa taas nga-pag-discharge sa kuryente ug taas nga-kondisyon sa temperatura.
6. Pagbalanse sa Pagkontrol
Ang mga panagsumpaki sa performance sa baterya mahimong mosangpot sa pagkunhod sa kinatibuk-ang performance sa battery pack ug bisan sa mga risgo sa kaluwasan. Ang pagbalanse nga mga sirkito gi-install tali sa tagsa-tagsa nga mga selula sa battery pack aron masiguro nga ang mga kondisyon sa pag-charge ug pagdiskarga sa matag indibidwal nga cell kay makanunayon kutob sa mahimo, sa ingon nagpauswag sa kinatibuk-ang performance sa battery pack.
7. Mga Katungdanan sa Komunikasyon
Usa ka hinungdanon nga gimbuhaton sa usa ka sistema sa pagdumala sa baterya (BMS) mao ang paghimo sa komunikasyon sa mga parameter sa baterya ug kasayuran gamit ang onboard o offboard nga mga aparato, paghatag data alang sa pagkontrol sa pagkarga/pagdiskarga ug pagkontrol sa salakyanan. Depende sa aplikasyon, ang pagbayloay sa datos mahimong mogamit sa lain-laing mga interface sa komunikasyon, sama sa analog signal, PWM signal, CAN bus, o I2C serial interface.
8. Human{1}}Machine Interface (HMI)
Ang HMI mao ang intermediary interface alang sa tawo-interaksyon sa makina. Gigamit niini ang angay nga input ug output nga mga aparato aron epektibo nga magamit ang dayalogo ug interaksyon tali sa mga tawo ug sa mga makina nga ilang gipadagan. Sa usa ka BMS, ang HMI naglakip sa impormasyon sa pagpakita ug mga buton sa pagkontrol ug mga knobs, gi-configure sumala sa mga kinahanglanon sa disenyo.
