Ličio baterijų apsauga BMS, taip pat žinoma kaip baterijų valdymo sistema, yra esminis ličio baterijų paketų komponentas.
1 pav. BMS ličio akumuliatoriaus apsaugos plokštė
1. BMS sudėtis
BMS paprastai susideda iš dviejų dalių: techninės ir programinės įrangos:
(1) Aparatinės įrangos dalis:daugiausia sudarytas iš jutiklių, valdiklių ir sąsajų, prijungtų prie akumuliatoriaus paketo, naudojamų įvairiems akumuliatoriaus duomenims rinkti realiuoju laiku.
(2) Programinės įrangos dalis:Atsakingas už duomenų apdorojimą, algoritmų skaičiavimą ir sprendimų kontrolę, siekiant optimizuoto akumuliatoriaus sistemos valdymo, analizuojant ir apdorojant duomenis.
2. BMS funkcijos
BMS funkcijos daugiausia atsispindi šiais aspektais:
(1) Akumuliatoriaus apsauga:Stebėdamas realaus laiko parametrus, tokius kaip įtampa, srovė ir akumuliatoriaus temperatūra, jis apsaugo nuo neįprastų situacijų, tokių kaip perkrovimas, perkrovimas ir perkaitimas, taip apsaugodamas akumuliatoriaus sistemos saugumą.
(2) Akumuliatoriaus balansavimas:Kontroliuojant subalansuotą atskirų akumuliatoriaus elementų įkrovimą ir iškrovimą, galima pagerinti bendrą akumuliatoriaus bloko veikimą, užtikrinant, kad kiekvienas elementas galėtų visiškai funkcionuoti ir pailginti akumuliatoriaus tarnavimo laiką.
(3) Būsenos įvertinimas:BMS įvertina likusią akumuliatoriaus talpą (SOC) ir sveikatos būklę (SOH), naudodama sudėtingus algoritmus, suteikdama vartotojams tikslią informaciją apie akumuliatoriaus būseną ir išvengdama netikėtų situacijų, atsirandančių dėl netikslaus akumuliatoriaus būsenos įvertinimo.
(4) Gedimų diagnostika ir izoliavimas:BMS gali stebėti akumuliatoriaus sistemos veikimo būseną realiu laiku. Nustačius neįprastas situacijas, jis gali greitai reaguoti, diagnozuoti ir išskirti gedimus bei užtikrinti akumuliatoriaus sistemos patikimumą.
3. BMS veikimo principas
BMS veikimo principas pagrįstas tikslumo jutikliais, duomenų apdorojimu realiu laiku ir išmaniais algoritmais. Tiksliau, jis realiu laiku per įvairius jutiklius renka įvairius akumuliatoriaus duomenis, tokius kaip įtampa, srovė, temperatūra ir kt., ir perduoda šiuos duomenis valdikliui. Valdiklis apdoroja ir analizuoja šiuos duomenis, o tada, remdamasis analizės rezultatais, koreguoja ir įgyvendina akumuliatoriaus sistemos strategijas. Pavyzdžiui, kai baterija perkraunama arba išsikrauna, BMS nedelsdama imsis priemonių jį apsaugoti; Kai yra disbalansas tarp akumuliatoriaus elementų, BMS atliks subalansuotą įkrovimo ir iškrovimo valdymą.
4. BMS taikymo scenarijai
BMS yra plačiai naudojamas įvairiose srityse, kuriose reikalingas ličio baterijų maitinimas, įskaitant šiuos aspektus, bet tuo neapsiribojant:
(1) Elektrinės ir hibridinės transporto priemonės:BMS yra labai svarbus elektrinėse ir hibridinėse transporto priemonėse, nes stebi akumuliatoriaus bloko būseną, užtikrina jo pusiausvyrą įkrovimo ir iškrovimo metu, neleidžia akumuliatoriaus elementams per daug išsikrauti ar perkrauti ir prailgina akumuliatoriaus tarnavimo laiką.
(2) Namų ir pramonės energijos kaupimo sistemos:BMS taip pat atlieka svarbų vaidmenį namų ar pramonės energijos kaupimo sistemose, stebint baterijų blokų būklę, užtikrinant subalansuotą įkrovimą ir iškrovimą, optimizuojant energijos panaudojimą ir kontroliuojant energijos kaupimą ir išleidimą, kad būtų užtikrintas stabilus energijos tiekimas, kai nėra atsinaujinančios energijos.
(3) Mobilieji įrenginiai, pvz., dronai ir robotai:Mobiliuosiuose įrenginiuose, tokiuose kaip dronai ir robotai, BMS užtikrina baterijų blokų veikimą ir tarnavimo laiką, stebi akumuliatoriaus būseną ir optimizuoja akumuliatoriaus naudojimą pagal įrenginio reikalavimus.
(4) Buitiniai elektroniniai prietaisai:Išmaniuosiuose telefonuose, nešiojamuosiuose kompiuteriuose ir kituose plataus vartojimo elektroniniuose įrenginiuose BMS yra atsakinga už akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo proceso valdymą, užkertant kelią perkrovimui ar išsikrovimui, taip pailginant baterijos veikimo laiką ir užtikrinant saugų įrenginio naudojimą.
5. Taikymo schema
Šiame paveikslėlyje parodyta pagrindinė akumuliatoriaus valdymo sistemos (BMS) architektūra. Paveikslėlyje daugiausia yra šios dalys:
(1) Akumuliatorius:esantis apatiniame kairiajame diagramos kampe, tai yra visos sistemos energijos šaltinis.
(2) BMS IC (baterijos valdymo sistemos integrinis grandynas):esantis diagramos viduryje, tai yra pagrindinis visos sistemos valdymo blokas, atsakingas už akumuliatoriaus būsenos stebėjimą ir valdymą.
(3) Įkrovimo MOSFET (metalo oksido puslaidininkio lauko efekto tranzistorius):esantis diagramos viršuje, prijungtas prie išorinio maitinimo šaltinio per įkrovimo sąsają, atsakingas už akumuliatoriaus įkrovimo proceso valdymą.
(4) MOSFET iškrovimas:esantis diagramos apačioje, prijungtas prie išorinės apkrovos per iškrovimo sąsają, atsakingas už akumuliatoriaus iškrovimo proceso valdymą.
Visos sistemos veikimo principas yra tas, kad BMS IC stebi akumuliatoriaus bloko būseną ir kontroliuoja įkrovimo MOSFET atidarymą ir uždarymą bei MOSFET iškrovimą pagal akumuliatoriaus būseną, taip tiksliai valdydamas akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo procesą, užtikrinti saugų ir efektyvų akumuliatoriaus naudojimą.
Ši architektūra dažniausiai naudojama įvairiuose elektroniniuose įrenginiuose, kuriems reikalinga akumuliatoriaus energija, pvz., elektrinėse transporto priemonėse, maitinimo blokuose, nešiojamuosiuose kompiuteriuose ir kt. Ji gali efektyviai prailginti baterijų tarnavimo laiką ir pagerinti jų efektyvumą.
6. BMS topologijos diagrama
Tai yra baterijų valdymo sistemos (BMS) topologijos diagrama, kurioje parodytas BMS IC (akumuliatoriaus valdymo sistemos integrinis grandynas) ir su ja susiję ryšiai.
(1) BMS IC:esantis diagramos centre, tai yra pagrindinis visos sistemos valdymo blokas, atsakingas už akumuliatoriaus būsenos stebėjimą ir valdymą.
(2) Maitinimo jungtis:
- VCC: prijungtas prie teigiamo maitinimo šaltinio poliaus, filtruojamas per induktorių ir du lygiagrečius kondensatorius, kad būtų užtikrinta stabili maitinimo įtampa.
- GND: prijungtas prie neigiamo maitinimo šaltinio poliaus, tai yra visos sistemos atskaitos įžeminimas.
(3) Valdymo signalas:
- DDR: prijungtas prie perjungimo elemento, jis gali būti naudojamas akumuliatoriaus įkrovimo arba iškrovimo procesui valdyti.
- CDR: prijungtas prie kito perjungimo elemento, jis taip pat gali būti naudojamas akumuliatoriaus įkrovimo arba iškrovimo procesui valdyti.
(4) Akumuliatoriaus jungtis:
- P+: prijungtas prie teigiamo akumuliatoriaus elektrodo, naudojamas akumuliatoriui įkrauti ir iškrauti.
- P -: prijungtas prie neigiamo akumuliatoriaus poliaus, naudojamas akumuliatoriui įkrauti ir iškrauti.
(5) CS (dabartinis pojūtis):Prijungtas prie induktoriaus, jis gali būti naudojamas srovės aptikimui, kad BMS IC galėtų stebėti akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo srovę.
7. BMS raidos tendencija
Nuolat tobulėjant technologijoms, BMS taip pat nuolat tobulėja ir tobulėja. Ateityje BMS vystysis siekiant didesnio tikslumo, integracijos ir intelekto. Pavyzdžiui, pritaikius pažangesnes jutiklių ir algoritmų technologijas, BMS galės pasiekti tikslesnį akumuliatoriaus būsenos stebėjimą ir įvertinimą; Pritaikius efektyvesnius valdiklius ir sąsajų technologijas, BMS galės greičiau reaguoti ir valdyti akumuliatoriaus sistemą; Įdiegę dirbtinio intelekto ir mašininio mokymosi technologijas, BMS galės pasiekti adaptyvų baterijų sistemų optimizavimą ir protingą sprendimų priėmimą.