Görüntüleme sayısı:0 Yazar:Bu siteyi düzenle Gönderildi: 2024-03-09 Kaynak:Bu site
Genellikle 'pil bakıcısı' veya 'hizmetçi' olarak anılan Pil Yönetim Sistemi (BMS), özellikle pil takımının durumunu takip etmek için tasarlanmış bir teknolojidir.Öncelikle her akü ünitesinin akıllı yönetimi ve bakımı, şarj ve deşarjın önlenmesi, akünün servis ömrünün uzatılması ve akünün durumunun izlenmesi için kullanılır.
BMS Batarya Yönetim Sisteminin ana bileşenleri iletişim hatlarını, aktüatörleri, kontrol cihazlarını ve çeşitli sensörleri içerir.Yeni enerji araçlarının güvenli sürüş sırasında geçerli tüm düzenleme ve standartlara uygun olmasını sağlamak için BMS akü yönetim sisteminin akü paketini izlemesi ve aşağıdaki görevleri yerine getirmesi gerekir.
BMS sadece aşağıdakiler için gerekli değildir: lityum piller ama aynı zamanda gelecek için katı hal pilleri Ve sodyum iyon piller.
Pil Parametrelerini Tanıma
Hücre durumu, her hücre için denge bilgileri, akım, voltaj, sıcaklık ve soğutma sıvısı akışı (sıvı soğutmalı piller için) dahil olmak üzere pil çalışma verilerine göz atın.Toplam voltaj, toplam akım, sıcaklık algılama (aşırı şarjı, aşırı deşarjı ve hatta ters kutup olayını önlemek için her akü dizisinde ve anahtar kablo bağlantılarında sıcaklık sensörlerinin olması en iyisidir), duman algılama (elektrolit sızıntısını gözleyen, vb.) ve yalıtım tespiti.
Pil Durumunu Tahmin Etme
Pilin çalışma durumunu, maksimum ve minimum voltajı, döngü sayısını, deşarj derinliğini (DOD), güvenlik durumunu (SOS), sağlık durumunu (SoH), maksimum şarj akımını (CCL), deşarj akımı limitini (DCL), dahili bilgilerini hesaplayın pilin direnci, toplam çalışma süresi, elektrik maliyeti [Ah], teslimat veya depolama, sıcaklık tespiti ve pilin sıvıyla mı yoksa havayla mı soğutulduğu.
Arıza konumu, arıza bilgisi çıkışı, arıza tipi değerlendirmesi ve arıza tespitinden oluşur.Erken uyarı ve teşhis metodolojisine arıza tespiti denir.Pil takımının arızasına bir sensör, bir aktüatör (kontaktör, fan, pompa, ısıtıcı vb. gibi), yüksek voltajlı bir pil devresi, bir termal yönetim alt sistemi, bir ağ, çeşitli kontrol cihazı donanımı neden olabilir. ve yazılım sorunları vb.
Aşırı voltaj (aşırı şarj), düşük voltaj (aşırı deşarj), aşırı akım, çok yüksek sıcaklık, dahili kısa devre arızası, gevşek bağlantı, akü elektrolit sızıntısı, yalıtım azalması ve diğer sorunların tamamı akü paketinin kendi arızaları olarak kabul edilir .
Piller için Güvenlik Kontrolü ve Alarm
Yüksek voltajlı elektrik güvenlik kontrolü ve termal sistem yönetimi dahil.Yüksek veya düşük sıcaklıkları, aşırı şarjı, aşırı deşarjı, aşırı akımı, sızıntıyı ve aküye ve insanlara gelebilecek diğer hasarları önlemek için BMS Akü Yönetim Sistemi sorunu teşhis edecek, ağ üzerinden araç kontrolörünü bilgilendirecek ve araç kontrolörünün aşağıdaki işlemleri yapmasını isteyecektir: etkili bir şekilde işlenebilir.Belirli bir eşikten sonra BMS Akü Yönetim Sistemi ana devre gücünü kesme özelliğine sahiptir.
Pil Yönetim Sisteminin (BMS) şarj yönetimi modülü, şarj cihazının güç düzeyine, sıcaklığına ve pil özelliklerine göre LiFePO4 pili güvenli bir şekilde şarj etmek için şarj cihazını düzenler.
Kapasitesi Pil paketi tutarsızlık nedeniyle gruptaki en küçük monomerin kapasitesinden daha azdır.Pil dengeleme, pil paketi kapasitesini mümkün olduğu kadar minimum tek kapasiteye yakın hale getirmek amacıyla tek pil bilgisine dayalı aktif veya pasif, dağılmış veya enerji tüketmeyen denge prosedürlerini kullanır.
Pil performansında sürekli iyileştirmeler sağlayın ve her pilin farklılıklarını aktif olarak yönetin.
Aktif ısıtma ve ısı dağıtımının gücü, pil paketindeki sıcaklık dağılım verilerinin yanı sıra şarj ve deşarj gereksinimlerine göre ayarlanır.Bu, pilin optimum sıcaklıkta çalışmasına ve performansının maksimuma çıkmasına olanak tanır.
Akü Yönetim Sistemi BMS, çalışma durumunu CAN iletişim protokolü aracılığıyla diğer cihazlara bildirmek için araç kontrolörü gibi ağ düğümleriyle iletişim gerektirir;Bu arada BMS'nin araç üzerinde sökülmesi zordur ve çevrimiçi kalibrasyon, izleme, otomatik kod oluşturma ve çevrimiçi program indirmeleri (ürünü kaldırmadan güncellenir) içerir.
Arıza kodları, tutarlılık, kümülatif şarj ve deşarj Ah numarası, SOC, SOH, SOF ve SOE dahil olmak üzere önemli bilgileri depolamaya kaydetmek için.Bir arabanın gerçek BMS'si yukarıda bahsedilen donanım ve yazılımın yalnızca bir kısmına sahip olabilir.Her akü hücresine en az bir sıcaklık sensörü ve bir akü voltaj sensörü takılmalıdır.Birkaç düzine aküye sahip akü sistemleri için bir BMS denetleyicisi kullanılabilir veya BMS işlevselliği aracın birincil denetleyicisine entegre edilebilir.Yüzlerce akü hücresine sahip akü sistemlerinde bir akü modülü bir ana denetleyici ve birçok alt denetleyici tarafından yönetilebilir.Birkaç düzine akü hücresine sahip her akü modülü için bazı devre kontaktörleri ve dengeleme modülleri bulunabilir.Bu modüller, akü modülünü voltaj ve akım ölçer görevi gören denetleyiciden yönetmek, kontaktörleri çalıştırmak, akü hücresini dengelemek ve ana denetleyiciyle arayüz oluşturmak için kullanılır.Ana kontrolör, sağlanan verilere dayanarak pilin durumunu tahmin edecek, arızaları teşhis edecek, sıcaklığı düzenleyecek ve diğer işlevleri gerçekleştirecektir.
Elektrikli arabalar zor bir çalışma ortamına sahiptir, bu nedenle BMS'nin düşük dış radyasyona ek olarak güçlü anti-elektromanyetik girişim yeteneklerine sahip olması gerekir.
Yeni enerji araçları için akü paketi izleme merkezi olarak BMS yönetim sistemi, gerçek zamanlı dinamik izleme için akü sıcaklığını, voltajı, şarj ve deşarj akımını ve diğer ilgili parametreleri izlemelidir.Gerektiğinde, monomer pilini korumak ve pil paketinin aşırı şarj edilmesinden, aşırı ısınmasından veya kısa devre oluşmasından kaynaklanan güvenlik sorunlarını önlemek için acil eylem de gerçekleştirebilir.
Elektrikli araçlara yönelik sistemler aküyü şarj etmek için enerjiyi geri kazanabilir.
Hem genel pil paketi hem de pil paketinin içindeki her bir hücre, BMS'nin izleme ve kontrol yetenekleri kapsamındadır.Şu anda, lityum iyon piller enerji açısından en yoğun pil türüdür ve büyük enerji depolama sistemleri, elektrikli arabalar ve küçük elektronik cihazlar da dahil olmak üzere çok çeşitli uygulamalar için tercih edilen seçenektir.Lityum pillerin olağanüstü performansına rağmen, kullanımlarına ilişkin sıkı kurallar vardır ve belirlenmiş bir güvenli çalışma alanına (SOA) sahiptirler.
Pil, BMS izleme ve yönetiminin yokluğunda ciddi sonuçlara ve kalıcı hasara karşı savunmasızdır.Sonuç olarak BMS tasarımı da oldukça karmaşıktır.İzleme özelliği, lityum pilin elektrik, kontrol, sıcaklık ve diğer parametrelerinin güvenli olmasını sağlar.BMS'nin izlediği herhangi bir pilin veya modülün voltajının, akımının ve sıcaklığının güvenli çalışma alanının (SOA) üzerine çıkmasını önlemek için veri aralığı dahilinde çalışın.
Pil yönetimi çözümlerinin belirlenmiş bir standardı yoktur.Aşağıdaki değişkenler genellikle teknik işlevlerin ve tasarımın yürütülmesiyle ilişkilendirilir:
Döngü süreleri, pil uygulamalarıyla ilgili güvenlik sorunları ve garanti gereksinimleri
güvenlik standartlarına ve ulusal hükümet sertifikasyon gerekliliklerine uyulmaması durumunda verilecek cezaları düzenleyen kurallar
BMS tasarımının en temel özellikleri kapasite yönetimi ve akü koruma yönetimidir.Bunların arasında pilin önceden belirlenmiş güvenli voltaj ve akım aralığında çalışmasını sağlayan pil güvenlik yönetimi de yer alıyor.Ayrıca sıcaklığı aktif olarak düzenler ve pilin sağlıklı çalışma koşulunda kalmasını sağlamak için aşırı ısınmayı önleme özelliği içerir.
Akım ve voltajın akü güvenliği üzerinde etkisi olduğundan, akü paketinin akımını ve voltajını izlemek akü korumasının temel bir parçasıdır.Pili korumak için üreticiler genellikle BMS'yi voltaj ve akımın standart çalışma aralığına ayarlar.Bu, pilin ömrünü uzatır ve nominal değerinin üzerinde çalışmasını engeller.
Lityum-iyon piller genellikle anlık akım kısıtlamalarına, mevcut tepe aralığına, şarj ve deşarj kullanım sürelerine ve şarj ve deşarj akım limitleri için başka koruma mekanizmalarına sahiptir.Örneğin enerji depolamalı santrallerde ve elektrikli otomobillerde anlık maksimum sürekli akımı tahmin etmek mümkündür.BMS sistemi, öngörülen koruma aralığının dışında olması durumunda akımın azalmasına veya akımın tamamen durmasına neden olacaktır.
Lityum pil voltajının da bir voltaj aralığında çalışması gerekir.Lityum pillerin benzersiz kimyasal yapısı ve çalışma koşulları, güvenli voltaj aralığını belirler.Düşük voltajlı lityum piller, anot üzerinde bakır dendritler oluşturma potansiyeline sahiptir; bu da pilin kendi kendine deşarj oranını artıracak ve güvenliği tehlikeye atacaktır.Düşük voltaj kullanımı, lityum pilin kapasitesini kaybettiği hafıza etkisine neden olabilir.
Pil ömrünü en üst düzeye çıkarmak için, önemli akım yüklerini şarj ederken veya çalıştırırken voltaj sıklıkla düzenlenir.Akü voltajını kısıtlayan herhangi bir durumun BMS tarafından bilinmesi gerekir.Voltaj yüksek bir sınıra ulaştığında şarjı azaltabilir veya tamamen durdurabilir;voltaj düşük seviyeye yaklaştığında yükü azaltır.Örneğin, elektrikli bir otomobilin BMS'si, araç çalışırken akü voltajı düştüğünde aküyü korumak için motorun çıkış çekiş torkunu düşürecektir.
Pil takımının sıcaklığı BMS tarafından ısıtılarak veya soğutularak kontrol edilebilir.Pilin sıcaklığını örneğin 30 ila 35 santigrat derece arasında düzenlemek için bir sıvı soğutma sistemi ve ısıtıcı kurarak pilin sıcaklığının çok fazla yükselmesi veya düşmesi engellenebilir.
Lityum iyon pillerin geniş bir çalışma sıcaklığı aralığına sahip olmasına rağmen, düşük sıcaklıklarda çalışan lityum pillerin kapasitesi önemli ölçüde azalacaktır.Bunun nedeni çoğunlukla düşük sıcaklıklardaki düşük kimyasal aktivitedir.5 santigrat derecenin altında çoğu lityum pil hızlı bir şekilde şarj edilemez.0 santigrat derecenin altında şarj edilmesine izin verilmez.Lityum piller düşük sıcaklıklarda kurşun asitli pillerden daha iyi performans gösterse de sıcaklık kontrolü çok önemlidir.Bunun nedeni, düşük sıcaklıkta şarj olan anot pillerden metal lityum kaplama oluşabilmesi ve titreşim ve basıncın pilin iç yapısına kalıcı olarak zarar verebilmesidir.
Pil kapasitesinin arttırılması BMS'nin çok önemli bir bileşenidir.Kapasite yönetimi bakımı yapılmazsa pil paketleri hızla eskiyecektir.Her pilin durumunun düzensiz bir şekilde değişmesi sorunun ana nedenidir.Bir pil takımı paralel ve seri olarak bağlanmış pillerden oluşur.Piller büyük ölçüde değişen tutarlılığa sahip olabilir.Pil hücrelerinde değişikliklere yol açabilecek faktörlere örnek olarak kendi kendine deşarj ve pilin zayıflaması gösterilebilir.
BMS, pil tutarsızlığı ortaya çıktığında kapasiteyi düzenleme ve dengeleme yeteneğine sahiptir.Aşırı şarjı önlemek için, örneğin hızlı şarj olan tekli pil, tam kapasiteye ulaşmadan önce şarjı durduracak ve bunun yerine, şarj işlemi boyunca yavaş şarj olan pili şarj etmeye devam edecektir.Daha sonra BMS, düzensiz şarj ve deşarjı koruyacak, bazı pillerin aşırı şarj edilmesini veya aşırı deşarj olmasını engelleyecek, pil takımının genel şarj durumunu eşitleyecek ve kapasitesini en üst düzeye çıkaracaktır.
Toplamda yalnızca bir BMS vardır ve bu, tüm pil paketlerine bağlıdır.Büyük piller çok sayıda bağlantı kablosuna ihtiyaç duyar ve bu da genel olarak bakım ve sorun gidermeyi zorlaştırır.
Modüler BMS mimarisi
Pil paketi, biri birincil modül olarak görev yapan ve diğer BMS modüllerini denetlemekten sorumlu olan birkaç BMS ile tasarlanmıştır.Bu tasarım oldukça pahalı olmasına rağmen bakımı ve hata ayıklaması kolaydır ve güçlü ölçeklenebilirliğe sahiptir.
BMS'nin ana/bağımlı mimarisi
Bu düzenleme, ana BMS'nin tüm hesaplama, kontrol ve iletişim görevlerini yerine getirmesi, yardımcı BMS'nin ise tek sorumluluğunun ölçüm verilerini iletmesi açısından modüler yapıya benzer.Bu düzenleme, işlevleri yeterince basitleştirirken aynı zamanda paradan da tasarruf sağlar.
Dağıtılmış bir BMS mimarisi
Her pil BMS kontrol panosunun modülüyle entegredir.Her BMS, hesaplamaları ve iletişimi kendi başına yönetir.Yapının basit olduğu görülüyor.Öte yandan, her akü için bir BMS gerektiğinde bakım ve sorun giderme daha zor ve maliyetli hale gelir.
Lityum piller yüksek enerji yoğunluğuna sahip olduğundan BMS hata tolerans oranı oldukça düşüktür.Kimyasal olarak aktif lityum iyon piller, BMS ve lityum iyon teknolojisinin ilerlemesi sayesinde artık en güvenli piller arasında yer alıyor.
