Ett batterihanteringssystem är ett elektroniskt system som hanterar ett uppladdningsbart batteri.
Ett batterihanteringssystem är hjärnan i ett batteripaket
Ett batteripaket med ett inbyggt batterihanteringssystem är ett smart batteripaket. En smart batteriladdare som kan anslutas till det smarta batteriets BMS via CAN-buss eller andra kommunikationsprotokoll laddar batteriet. Det är nödvändigt att använda en smart batteriladdare för att ladda ett smart batteri.
Li-ion batteri, ett av de vanliga batterierna som används i ett elfordon är dyra och kan skadas. Batteriets livslängd är viktig!!
Chanserna för att Li-Ion-batterier försvinner är mycket högre och varje cell måste övervakas individuellt för att förhindra skadan.
Mobilapplikationerna skulle vara effektiva (batteriet räcker länge) endast om batteriet fungerar med maximal effektivitet. Med rätt termisk och kraft hantering ska ett batteri drivas optimalt för att få ut maximalt av det.
Den primära funktionen för en BMS är att skydda batteriet från skador i ett brett spektrum av driftsförhållanden.
Användning av ett batteri utanför det säkra driftområdet förhindras
Andra funktioner i BMS är
Ett batterihanteringssystem har följande funktioner.
Den övervakar spänning, ström, temperatur, laddningstillstånd (SOC), hälsotillstånd (SOH), urladdningsdjup (DOD), strömtillstånd (SOP) och kylvätskeflöde.
Med hjälp av ovanstående parametrar beräknar en BMS några värden som är användbara och hjälper till att skydda batteriet.
Följande är några av dem.
Maximal laddningsström, Maximal urladdningsström, Levererad energi sedan den senaste laddningen, Intern impedans i en cell, Laddning lagrad i batteriet, Total energi levererad sedan första användningen, Total drifttid sedan första användningen, Totalt antal cykler.
Ett batterihanteringssystem kommunicerar med lågnivåhårdvaran genom sensorer och med människa-maskin-gränssnitt (HMI) med hjälp av CAN-bussen. Instrumentkluster i ett elfordon (vilket fordon som helst) indikerar användarinformationen från batterihanteringssystemet.
Den viktigaste funktionen hos BMS listas nedan
En BMS fungerar som en mellanenhet som ansluter belastningen från batteriet för att förhindra överdrivna belastningsändringar för att skydda batteriet.
Cellbalansering att förbättra batteriets prestanda är en annan funktion av BMS. Alla celler i ett batteri hålls i samma laddningstillstånd, vilket leder bort överskottsladdning i vissa celler, reglerad laddning till cellerna och stänger av vissa skal.
Ett batterihanteringssystem är en elektronisk styrkrets som övervakar batteriet. Många BMS IC:er finns tillgängliga på marknaden. T.ex. Texas Instruments har BMS IC TPS65011
Vilka är komponenterna i ett batterihanteringssystem?
Den totala strömmen och strömmarna i individuella celler i batteriet avkänns för att beräkna den totala energi som lagras och används från batteriet.
Strömförbrukningen över tid skulle ge dig energin som finns kvar i batteriet.
Cellspänning och batterispänningsövervakning är funktionerna i ett batterihanteringssystem i ett elfordon. Spänningssensorer anslutna till batterimonitorn öppen kretsspänning och den potentiella skillnaden när batteriet är laddat.
Batteriets hälsa beror mycket på cellspänningen. Spänningsområdet där batteriet tillåts ladda och ladda ur bör följas strikt för bästa prestanda från batteriet. Till exempel har ett litiumjonbatteri med nominell spänning 3,6V maximala och lägsta spänningsvärden på 2,8V respektive 4,2V [Referens].
En metod som används för att kontrollera om batteriet är fulladdat mäter öppen kretsspänning. Därmed kan laddningen av batteriet regleras.
Varje cell packad i ett elfordonsbatteri övervakas individuellt med hjälp av ett batterihanteringssystem. Den statiska omkopplaren såsom FET och styrenheten kopplar ihop och kopplar bort celler från belastnings- och laddningskretsen vid behov.
Ett Li-ion-batteri, som är den vanliga batteritekniken i ett modernt elfordon, är temperaturkänsligt. En kortslutning resulterar i på varandra följande värmealstring och termisk rinnande av batteriet.
Termisk hantering är mycket viktig i ett batteri. Temperaturen påverkar också batteriets effektivitet.
Aktiv kylning kan utlösas genom att mäta temperaturen på cellerna i ett batteripaket för att skydda dem från brand.
Två viktiga parametrar för batteriet är Laddningsstatus och hälsotillståndet . SOC indikerar laddningsnivån i ett batteri (%).
Det finns två typer av SOC
Allmänt sett hänvisar SOC till RSOC.
Hälsotillståndet indikerar förmågan hos ett batteri att fungera som om det vore nytt. Förhållandet mellan nuvarande energikapacitet och batteriets kapacitet när det var nytt definieras som SOH.
Computation of State of Charge (SOC) använder olika algoritmer som t.ex.
Hälsotillståndsuppskattningen inkluderar antalet laddnings-urladdningscykelberäkningar.
Användargränssnittet indikerar batteriets status och andra relevanta data för användaren. Eventuella indata från användaren skulle också skickas till batterihanteringsstyrenheten vid behov från användargränssnittet.
En batterimodell är nödvändig för att kontrollera hur ett batterihanteringssystem fungerar. Modellen utvecklades med hjälp av matematiska ekvationer kan användas för att analysera ett BMS.
Du kan läsa:Hur utvecklar man en batterimodell för elfordonssimulering?
För att tidsstämpla uppmätta data, uppskattning av livslängd, energiuppskattning etc. krävs tidssignal. En realtidsklocka i BMS hjälper till här.
Data som samlas in och bearbetas kommer att lagras för vidare analys. Livsuppskattning, uppskattning av hälsotillstånd, etc. kräver de initiala data som lagras i minnet.
De önskvärda egenskaperna hos ett batterihanteringssystem listas nedan
Ett batterihanteringssystem för ett el- och hybridfordon är det nödvändigt att skydda och hantera högspänningsbatterier. Li-ion batteri som används i elfordon skadas lätt om det inte är väl underhållet.
Okontrollerad laddning, urladdning, hög temperatur etc. skadar cellerna. Ett batterihanteringssystem hjälper till att skydda batteriet från dessa skador.
