1 Osnovni koncepti BMS
Sistem za upravljanje baterije (BMS) je glavna krmilna enota sistema za shranjevanje energije baterije, ki služi kot pomembna povezava med celicami baterije in sistemom za shranjevanje energije/elektrarno. Glavna funkcija je doseči inteligentno upravljanje in vzdrževanje različnih baterijskih enot, preprečiti prekomerno polnjenje in prekomerno praznjenje, preprečiti toplotni beg ter zagotoviti varnost in učinkovitost sistema.
Odgovoren je predvsem za spremljanje stanja akumulatorskega sistema (merjenje parametrov akumulatorja, vključno z osnovnimi parametri in statusom, kot so napetost, tok, temperatura, kot tudi izračun podatkov o stanju akumulatorja, kot sta SOC in SOH), analizo stanja, napolnjenost in praznjenje akumulatorja upravljanje, zaščita pred napakami ter zagotavljanje varnega in učinkovitega delovanja sistema. Istočasno je mogoče ključne podatke naložiti v sistem višje ravni za varnostno kopiranje in analizo podatkov.
2 Operativno okolje sistema za upravljanje baterije (BMS)
Visoka napetost: Napetost baterije lahko pogosto doseže 700 V.
Visok tok: Tok v baterijskem paketu lahko običajno doseže 100 do 300 amperov.
Globina praznjenja in polnjenja (DOD) baterij z globokim ciklom je običajno 80 % ali več.
3 Značilnosti sistema BMS za shranjevanje energije
Varnost: lahko prepreči prekomerno polnjenje baterije, prekomerno praznjenje, pregrevanje, kratek stik in druge napake, kar zagotavlja varno delovanje baterije.
Učinkovitost: lahko optimizira postopek polnjenja in praznjenja baterije in izboljša njeno učinkovitost uporabe.
Življenjska doba: lahko podaljša življenjsko dobo baterije.
Zanesljivost: Sposobnost stabilnega delovanja v težkih okoljih.
Razširljivost: zmožnost izpolnjevanja potreb sistemov za shranjevanje energije različnih velikosti.
4 Skupni komunikacijski protokoli za sisteme BMS za shranjevanje energije
Vodilo CAN: pogosto uporabljen protokol fieldbus s prednostmi, kot so nizki stroški, visoka hitrost prenosa in visoka zanesljivost.
RS485: RS485 je serijski komunikacijski protokol pol dupleksa z močno zmožnostjo proti motnjam in dolgo razdaljo prenosa.
Modbus: Modbus je univerzalni protokol Modbus s prednostmi, kot sta enostavna uporaba in dobra odprtost.
5 Referenčni podatki za običajno uporabljene sisteme BMS za shranjevanje energije
Vrsta baterije: Litij-ionska baterija, svinčeno-kislinska baterija itd
Posamezna napetost: 3,7 V, 12 V, 24 V itd
Napetost paketa baterij: 48V, 220V, 400V itd
Kapaciteta baterije: 10kWh, 20kWh, 50kWh itd
Največji polnilni tok: 1C, 2C, 3C itd
Največji tok praznjenja: 1C, 2C, 3C itd
6 Komponente BMS
1. Merilni modul
Senzor napetosti: spremlja napetost vsake celice akumulatorja, da zagotovi, da je napetost vsake celice v varnem območju.
Senzor toka: Merjenje polnilnega in praznilnega toka v realnem času, spremljanje stanja polnjenja in praznjenja baterije.
Senzor temperature: spremlja temperaturo baterijskih celic, da prepreči pregrevanje ali nepravilno hlajenje.
2. Krmilna enota
Mikrokrmilnik (MCU) ali digitalni signalni procesor (DSP): odgovoren za obdelavo podatkov iz merilnih modulov, izvajanje algoritmov za izračun SOC, SOH in drugih stanj ter krmiljenje v skladu s prednastavljenimi strategijami.
Pomnilnik: shrani programsko kodo, zgodovinske podatke in informacije o stanju.
3. Balansno vezje
Pasivno balansirno vezje: upori porabijo razliko v moči med baterijskimi celicami, da dosežejo ravnovesje.
Aktivno balansirno vezje: vezje prenaša moč iz ene baterijske celice v drugo, da doseže učinkovitejše uravnoteženje.
4. Zaščitite vezje
Zaščitno vezje pred prekomernim polnjenjem/prevelikim praznjenjem: Ko napetost baterije preseže varno območje, samodejno prekine pot polnjenja ali praznjenja.
Zaščitno vezje kratkega stika: zazna pogoje kratkega stika, da prepreči škodo, ki jo povzroči previsok tok.
Temperaturno zaščitno vezje: Ko temperatura preseže nastavljeni prag, se sistem samodejno izklopi, da zaščiti baterijo.
5. Komunikacijski modul
Komunikacijski vmesniki: kot so CAN, RS485, UART itd., ki se uporabljajo za izmenjavo podatkov z zunanjimi napravami (kot so polnilniki, inverterji, nadzorni sistemi).
Brezžični komunikacijski modul: kot je Bluetooth WiFi, podpira daljinsko spremljanje in upravljanje.
6. Uporabniški vmesnik
Zaslon: Omogoča vizualizacijo stanja baterije, podatkov o delovanju in informacije o napakah.
Nadzorna plošča: uporabniki lahko nastavijo in spremljajo prek gumbov, stikal ali vmesnikov za upravljanje na dotik.
7. Sistem programske opreme
Vgrajena programska oprema: programska oprema, ki se izvaja na krmilni enoti in je odgovorna za pridobivanje podatkov, obdelavo, krmilno logiko in izvajanje zaščitnih strategij.
Uporaba: programska oprema višje ravni za analizo podatkov, daljinsko spremljanje in upravljanje sistema.
8. Zunanji vmesniki
Napajalni vmesnik: povežite baterijo z zunanjimi bremeni ali polnilnimi napravami.
Vmesnik za odpravljanje napak: inženirjem olajša odpravljanje napak v sistemu in odpravljanje težav.
9. Sistem toplotnega upravljanja
Hladilno telo ali ventilator: pomaga ohladiti baterijsko enoto, preprečiti pregrevanje in ohraniti baterijo v varnem območju delovne temperature.
10. Varnostni mehanizem
Zasnova redundance: Načrtujte redundanco na ključnih komponentah za izboljšanje zanesljivosti sistema.
Sistem za diagnosticiranje napak: spremljanje stanja različnih komponent v realnem času, ki zagotavlja funkcije opozorila o napakah in alarma.
7 Glavne funkcije BMS
1. Spremljanje stanja
Spremljanje napetosti: Merjenje napetosti vsake celice baterije v realnem času za zagotovitev, da baterija deluje v varnem območju.
Trenutni nadzor: spremljajte polnilni in praznjelni tok, da zagotovite skladnost s konstrukcijskimi specifikacijami in takoj zaznate morebitne neobičajne situacije.
Nadzor temperature: Izmerite temperaturo baterijskih celic, da preprečite, da bi pregrevanje in nepravilno hlajenje vplivalo na delovanje baterije.
2. Upravljanje polnjenja in praznjenja
Nadzor polnjenja: samodejno prilagodite strategijo polnjenja glede na stanje baterije, da preprečite prekomerno polnjenje in čezmerni tok.
Nadzor praznjenja: spremljajte proces praznjenja, da zagotovite, da se baterija ne izprazni čezmerno in podaljšate njeno življenjsko dobo.
Uravnoteženo upravljanje: Baterijske celice so uravnotežene, da se zagotovi stalna napetost in zmogljivost vsake celice, kar preprečuje prenapolnjenost in izpraznitev posameznih celic.
3. Varnostna zaščita
Zaščita pred prenapolnjenostjo: Ko napetost baterije doseže nastavljeno vrednost, se samodejno ustavi polnjenje, da se prepreči prenapolnjenost.
Zaščita pred prekomernim praznjenjem: Ko je napetost akumulatorja nižja od nastavljene vrednosti, se bo praznjenje samodejno ustavilo, da zaščiti akumulator.
Zaščita pred kratkim stikom: spremljanje toka v realnem času za preprečevanje poškodb baterije zaradi kratkega stika.
Zaščita pred pregrevanjem: Spremljajte temperaturne spremembe, da preprečite toplotno uhajanje baterije zaradi pregrevanja.
4. Ocena stanja
Ocena SOC (stanje napolnjenosti): oceni trenutno stanje napolnjenosti, ki predstavlja razmerje med trenutno močjo in nazivno močjo.
Ocena zdravstvenega stanja (SOH): Ocenjevanje zdravstvenega stanja baterije, ki odraža stopnjo zmogljivosti in poslabšanje delovanja baterije.
5. Diagnoza napak in alarm
Zaznavanje napak v realnem času: spremljajte različne indikatorje, takojšnje zaznavanje napak in beleženje informacij o napakah.
Alarmni mehanizem: Ko pride do nenormalne situacije, se nemudoma sproži alarm, ki uporabnika opomni, naj sprejme ukrepe.
6. Snemanje in komunikacija podatkov
Beleženje podatkov: Zabeležite zgodovino polnjenja in praznjenja, temperaturne spremembe, čas delovanja in druge podatke baterije za kasnejšo analizo.
Komunikacijska funkcija: izmenjava podatkov z zunanjimi sistemi (kot so pretvorniki, nadzorni sistemi itd.) in zagotavljanje informacij o stanju v realnem času.
7. Uporabniški vmesnik
Vizualni zaslon: nudi uporabniku prijazen vmesnik za prikaz stanja baterije, zgodovinskih podatkov in informacij o napakah za spremljanje in upravljanje uporabnikov.
8. Inteligentno upravljanje
Analiza podatkov: uporaba tehnik analize podatkov, kot je strojno učenje, za analizo učinkovitosti baterije in optimizacijo strategij polnjenja in praznjenja.
Oddaljeno spremljanje: Izvajanje oddaljenega nadzora in upravljanja prek omrežja za izboljšanje učinkovitosti upravljanja sistema in hitrosti odziva.
9. Integracija in združljivost
Sistemska integracija: Integrirajte se z drugimi močnostnimi elektronskimi napravami (kot so pretvorniki, polnilne postaje itd.), da izboljšate splošno delovanje sistema.
Združljivost: Združljivo z različnimi vrstami baterij (kot so litij-ionske, svinčeno-kislinske itd.) za uporabo.