8 Werkingsprincipe van BMS
1. Gegevensverzameling
BMS verzamelt realtime statusgegevens van batterijcellen via ingebouwde sensoren zoals spanningssensoren, stroomsensoren en temperatuursensoren. Sensoren bewaken de spanning, stroom en temperatuur van elke batterijcel om ervoor te zorgen dat deze zich binnen een veilig bereik bevinden.
2. Schatting van de staat
SOC (State of Charge): BMS gebruikt bepaalde algoritmen (zoals Coulomb-telling, nullastspanning of fusie-algoritme, enz.) om de laadstatus van de batterij te schatten en de huidige resterende batterijcapaciteit te bepalen.
SOH (State of Health): Analyseer de prestatiegegevens van de batterij (zoals capaciteit, interne weerstand, enz.), evalueer de gezondheidsstatus van de batterij en bepaal of deze onderhoud of vervanging nodig heeft.
3. Laad- en ontlaadbeheer
Laadcontrole: Tijdens het laadproces past BMS de laadstroom en laadstrategie aan op basis van de SOC- en SOH-informatie van de batterij om overladen te voorkomen en ervoor te zorgen dat de batterij wordt opgeladen volgens een veilige laadcurve.
Ontlaadcontrole: Tijdens het ontlaadproces bewaakt het BMS de accuspanning en -stroom om ervoor te zorgen dat er geen sprake is van overontlading (dat wil zeggen dat de accuspanning onder de veiligheidsdrempel ligt).
4. Evenwichtig bestuur
Zorg ervoor dat de spanning en capaciteit van elke eenheid in het batterijpakket consistent zijn, en BMS zal een evenwichtig beheer implementeren:
Passief balanceren: het overtollige vermogen van hoogspanningseenheden verbruiken via weerstanden.
Actief balanceren: het overbrengen van overtollige elektriciteit van de ene eenheid naar de andere om een efficiëntere balancering te bereiken.
5. Beschermingsmechanisme
Beveiliging tegen overladen: controleer de accuspanning om ervoor te zorgen dat deze tijdens het opladen de opgegeven spanningsdrempel niet overschrijdt.
Bescherming tegen overontlading: detecteert de accuspanning om te voorkomen dat deze onder een veilige drempel daalt.
Kortsluit- en overstroombeveiliging: Wanneer kortsluiting of abnormale stroom wordt gedetecteerd, wordt de stroomtoevoer snel afgesloten om de batterij en apparatuur te beschermen.
Beveiliging tegen oververhitting: controleer temperatuurveranderingen en stop automatisch het laad- en ontlaadproces wanneer de temperatuur de ingestelde waarde overschrijdt.
6. Gegevensregistratie en communicatie
BMS registreert en bewaart realtime monitoringgegevens en verzendt de gegevens naar externe apparaten (zoals opladers, monitoringsystemen, enz.) via communicatie-interfaces (zoals CAN, RS485, enz.) om realtime monitoring en gegevens te bereiken analyse.
7. Gebruikersinterface
BMS is meestal uitgerust met een gebruikersinterface die visuele weergaven biedt van de batterijstatus, de laad- en ontlaadgeschiedenis, foutinformatie en andere gegevens die gebruikers kunnen controleren en beheren.
8. Intelligente optimalisatie
Geavanceerde BMS maakt ook gebruik van technologieën zoals data-analyse en machine learning om de laad- en ontlaadstrategieën voortdurend te optimaliseren, waardoor de prestaties en levensduur van de batterij worden verbeterd.
9 BMS-architectuur op drie niveaus
1. Basislaag (hardwarelaag): Battery Cell Monitoring Units (BCMU's) of Slave Units:
Sensoren: inclusief spanningssensoren, stroomsensoren en temperatuursensoren, verantwoordelijk voor realtime monitoring van de status van individuele batterijen.
Besturingseenheid: meestal een microcontroller (MCU) of digitale signaalprocessor (DSP), gebruikt om sensorgegevens te verwerken en monitoring- en beheerfuncties uit te voeren.
Balanceringscircuit: een passief of actief balanceringscircuit dat wordt gebruikt om de consistentie van het vermogen tussen batterijcellen te garanderen.
Beveiligingscircuit: inclusief beveiligingscircuits voor overbelasting, overontlading, kortsluiting en overtemperatuur om ervoor te zorgen dat de batterij binnen een veilig bereik werkt.
Communicatie-interface: een interface die wordt gebruikt voor communicatie met externe apparaten zoals laders, omvormers en monitoringsystemen, zoals CAN, RS485, UART, enz.
2. Tussenlaag (controlelaag) Master Unit of Battery Pack Management Unit (BPMU):
Dataverwerking: Verantwoordelijk voor real-time verwerking van sensordata uit de basislaag, inclusief SOC (State of Charge) en SOH (State of Health) berekeningen.
Balansbeheer: implementeer dynamisch balansstrategieën op basis van de batterijstatus om evenwichtige energieniveaus tussen elke batterijcel te garanderen.
Laad- en ontlaadbeheer: controleer het laad- en ontlaadproces om een veilige werking binnen het laad- en ontlaadbereik te garanderen.
Veiligheidsmonitoring: realtime monitoring van de batterijstatus, tijdige reactie op mogelijke abnormale situaties zoals overladen, overmatig ontladen, kortsluitingen, enz.
Na het verzamelen van informatie communiceert het met het derde niveau via een communicatieverbinding, vaak met behulp van CAN- of Ethernet-communicatiemethoden.
3. Bovenste laag applicatielaag (gebruikerslaag) systeembeheereenheid (System Management Unit) of centrale besturingseenheid (CCU):
Gebruikersinterface: Biedt een gebruiksvriendelijke interface die de status, historische gegevens en foutinformatie van de accu weergeeft voor gebruikersmonitoring en bediening.
Gegevensregistratie en -analyse: registreer gegevens over het batterijgebruik, voer gegevensanalyses uit, geef batterijprestatierapporten en onderhoudsaanbevelingen.
Bewaking en beheer op afstand: Netwerkinterfaces maken bewaking op afstand mogelijk, waardoor gebruikers accupakketten vanaf verschillende locaties kunnen beheren en onderhouden.
10 BMS-technologietype
1. Gedistribueerd BMS: Integreer de monitoring en controle van elke batterijcel in de batterijcel en verzend informatie naar de hoofdcontroller via communicatieprotocollen. Het kenmerk is dat elke batterijcel een onafhankelijk monitoring- en controlesysteem heeft en dat er geen informatie-uitwisseling tussen de cellen nodig is. Hierdoor kan het systeem normaal functioneren, zelfs in het geval van een batterijcelstoring, waardoor de algehele prestaties van het systeem niet worden beïnvloed en de betrouwbaarheid ervan wordt verbeterd.
2. Gecentraliseerd GBS: De bewaking en controle van alle batterijcellen is gecentraliseerd in een hoofdcontroller, en informatie wordt via communicatieprotocollen naar de hoofdcontroller verzonden. Het voordeel is lagere kosten, maar de betrouwbaarheid is relatief laag, omdat het hele systeem defect kan raken als de hoofdcontroller uitvalt.
3. Modulair BMS: Verdeel de batterijcel in verschillende modules, elk met een onafhankelijk bewakings- en controlesysteem, en verzend informatie naar de hoofdcontroller via communicatieprotocollen. Modulair BMS bereikt een balans tussen kosten en betrouwbaarheid, geschikt voor energieopslagsystemen van verschillende schaalgroottes.
Elk type GBS heeft zijn unieke voordelen en toepasbare scenario’s. Gedistribueerde BMS is geschikt voor grootschalige energieopslagsystemen vanwege de hoge betrouwbaarheid, het onderhouds- en upgradegemak en de grotere flexibiliteit; Gecentraliseerd BMS is vanwege de lage kosten geschikt voor kleinschalige energieopslagsystemen; Modulair BMS biedt een evenwichtige keuze tussen kosten en betrouwbaarheid. Met de ontwikkeling van technologie zal de toekomstige BMS-technologie zich richten op het verbeteren van realtime monitoring- en controlemogelijkheden, en het versterken van de standaardisatie en eenheid van communicatieprotocollen om de veiligheid en betrouwbaarheid van energieopslagsystemen verder te verbeteren.