Jak wybrać odpowiedni BMS do akumulatora litowo-jonowego?
Wybór odpowiedniego systemu zarządzania baterią (BMS) dla akumulatorów litowo-jonowych wymaga kompleksowego uwzględnienia parametrów baterii, scenariuszy zastosowań, wymagań funkcjonalnych,efektywność kosztowa i inne czynnikiPoniżej przedstawiamy szczegółowy przewodnik wyboru:
I. Zrozumienie kluczowych parametrów akumulatora
1.Wolt i pojemność
- Zakres napięcia nominalnego i całkowitego (np. napięcie nominalne akumulatora litowo-jonowego 16S wynosi 57,6 V, a napięcie ładowania 67.2V) bezpośrednio wpływa na wybór zakresu monitorowania napięcia BMS
- Pojemność (np. 25,5Ah) określa aktualną zdolność obsługi BMS, która musi odpowiadać maksymalnym prądom ładowania i rozładowania (np.jeżeli maksymalny ciągły prąd rozładowywania akumulatora wynosi 25A, BMS musi obsługiwać ochronę prądu ≥ 25A)
2.Wielokrotnik ładowania/wyładowania i okres cyklu
- Akumulatory o wysokiej prędkości (np. 2C lub 3C) wymagają BMS, który obsługuje szybkie sterowanie ładowaniem/rozładowaniem w celu zapobiegania przepływowi prądu.
- Żywotność cyklu (np. 300 cykli) musi być połączona z zdolnością zarządzania wyrównaniem BMS w celu spowolnienia degradacji mocy
3Zakres temperatury i opór wewnętrzny
- Zakres temperatury pracy (np. 0-45°C w przypadku ładowania, -20-60°C w przypadku rozładowania) wymaga, aby BMS posiadał szeroką funkcję monitorowania stref temperatury i zarządzania cieplnym.
- Niskie opory wewnętrzne (np. ≤ 120mΩ) zmniejszają straty energii i wymagają, aby BMS wspierał dokładne uzyskiwanie napięcia (± 3mV) w celu optymalizacji wyrównania.
I.Jasne wymagania dotyczące scenariuszy zastosowania
Koncentracja na BMS różni się znacząco w zależności od scenariusza:
1.pojazd elektryczny
- Dynamiczna reakcja:wymagane jest dokładne oszacowanie SOC i sterowanie w czasie rzeczywistym, a komunikacja busem CAN jest obsługiwana w celu realizacji interakcji z całym systemem pojazdu.
- Wymagania bezpieczeństwa:wielokrotną ochronę (nad napięciem, pod napięciem, zwarciem itp.) oraz dostosowanie się do drgań, wysokich temperatur i innych trudnych warunków.
2Systemy magazynowania energii
- Stabilność:Podkreśla zrównoważone zarządzanie w ramach długoterminowego cyklu i obsługuje protokoły komunikacji TCP/IP w celu dostosowania się do wysyłki sieci.
- Kontrola kosztów:W celu zmniejszenia kosztów jednostkowych magazynowania energii, preferowana jest architektura modułowa lub master-slave.
3. Sprzęt przenośny
- Pojemność i zużycie energii:wybrać system BMS o wysokiej integracji i niskim zużyciu energii, np. program z jednym układem (np. serii MAGIC AMG86)
- Uproszczona funkcjonalność:skomplikowane interfejsy komunikacyjne mogą zostać pominięte, a podstawowe funkcje ochrony zachowane
III. Podstawowe wymagania funkcjonalne
1.Prawidłowość monitorowania
- Dokładność uzyskiwania napięcia musi wynosić ≤ ± 3mV, a błąd wykrywania temperatury ≤ 1°C w celu zapewnienia dokładności szacunków SOC/SOH
2Zbilansowane zarządzanie
- Aktywne wyrównanie (np. konwersja DC/DC) jest odpowiednie dla akumulatorów o dużej pojemności, a prądy wyrównania ≥ 1A mogą skutecznie zmniejszać różnice napięcia
- Pasywne wyrównanie jest niskokosztowe, ale nadaje się tylko do zastosowań o małej pojemności lub niskim mnożeniu
3Mechanizmy ochrony bezpieczeństwa
- Muszą obejmować przeładowanie, przeładowanie, przeładowanie prądu, zwarcie, ochronę przed nadmierną temperaturą, a niektóre scenariusze wymagają redundantnej konstrukcji (np. podwójnych MOSFET).
4Kompatybilność protokołu komunikacyjnego
- Pojazdy elektryczne: CAN bus (np. Seplos BMS obsługuje komunikację z Pylontechem, falownikami Growatt).
- Systemy magazynowania energii: RS485 lub Ethernet, obsługuje równoległe połączenie wielu maszynIV. Wybór topologii i sprzętu
IV. Wybór topologii i sprzętu
1. scentralizowane BMS
-
Zalety:niskie koszty, nadające się do małych zestawów baterii (np. narzędzi elektrycznych).
-
Wady:słaba skalowalność, złożone rozwiązywanie problemów
2Rozproszone BMS
- Zalety:konstrukcja modułowa, łatwa w utrzymaniu, nadająca się do dużych systemów magazynowania energii.
- Wady:wysokie koszty sprzętu, skomplikowane okablowanie
3. BMS master-slave
-
Wyważanie kosztów i skalowalności, powszechnie stosowane w średnich i dużych bateriach dla pojazdów elektrycznych.