8 Princípio de funcionamento do BMS
1. Coleta de dados
O BMS coleta dados de status em tempo real das células da bateria por meio de sensores integrados, como sensores de tensão, sensores de corrente e sensores de temperatura. Os sensores monitoram a tensão, a corrente e a temperatura de cada célula da bateria para garantir que estejam dentro de uma faixa segura.
2. Estimativa de estado
SOC (Estado de Carga): O BMS usa certos algoritmos (como contagem de Coulomb, tensão de circuito aberto ou algoritmo de fusão, etc.) para estimar o estado de carga da bateria e determinar a capacidade restante atual da bateria.
SOH (Estado de Saúde): Analise os dados de desempenho da bateria (como capacidade, resistência interna, etc.), avalie o estado de saúde da bateria e determine se ela precisa de manutenção ou substituição.
3. Gerenciamento de carga e descarga
Controle de carregamento: Durante o processo de carregamento, o BMS ajusta a corrente de carregamento e a estratégia de carregamento com base nas informações SOC e SOH da bateria para evitar sobrecarga e garantir que a bateria seja carregada de acordo com uma curva de carregamento segura.
Controle de descarga: Durante o processo de descarga, o BMS monitora a tensão e a corrente da bateria para garantir que não haja fenômeno de descarga excessiva (ou seja, a tensão da bateria está abaixo do limite de segurança).
4. Gestão equilibrada
Certifique-se de que a tensão e a capacidade de cada unidade da bateria são consistentes e a BMS implementará uma gestão equilibrada:
Balanceamento passivo: Consumo de energia excedente de unidades de alta tensão através de resistores.
Balanceamento ativo: transferência do excesso de eletricidade de uma unidade para outra para obter um balanceamento mais eficiente.
5. Mecanismo de proteção
Proteção contra sobrecarga: monitore a tensão da bateria para garantir que ela não exceda o limite de tensão especificado durante o carregamento.
Proteção contra descarga excessiva: detecta a tensão da bateria para evitar que ela caia abaixo de um limite seguro.
Proteção contra curto-circuito e sobrecorrente: Quando um curto-circuito ou corrente anormal é detectado, a fonte de alimentação é rapidamente cortada para proteger a bateria e o equipamento.
Proteção contra superaquecimento: monitore as mudanças de temperatura e interrompa automaticamente o processo de carga e descarga quando a temperatura exceder o valor definido.
6. Gravação e comunicação de dados
O BMS registrará e armazenará dados de monitoramento em tempo real e transmitirá os dados para dispositivos externos (como carregadores, sistemas de monitoramento, etc.) por meio de interfaces de comunicação (como CAN, RS485, etc.) para obter monitoramento e dados em tempo real. análise.
7. Interface do usuário
O BMS geralmente é equipado com uma interface de usuário que fornece exibições visuais do status da bateria, histórico de carga e descarga, informações de falhas e outros dados para os usuários monitorarem e gerenciarem.
8. Otimização inteligente
O Advanced BMS também utiliza tecnologias como análise de dados e aprendizado de máquina para otimizar continuamente as estratégias de carga e descarga, melhorando o desempenho e a vida útil da bateria.
9 Arquitetura BMS de três níveis
1. Camada básica (camada de hardware): Unidades de Monitoramento de Células de Bateria (BCMUs) ou Unidades Escravas:
Sensores: incluindo sensores de tensão, sensores de corrente e sensores de temperatura, responsáveis pelo monitoramento em tempo real do status de baterias individuais.
Unidade de controle: geralmente um microcontrolador (MCU) ou processador de sinal digital (DSP), usado para processar dados de sensores e executar funções de monitoramento e gerenciamento.
Circuito de balanceamento: um circuito de balanceamento passivo ou ativo usado para garantir a consistência de energia entre as células da bateria.
Circuito de proteção: incluindo circuitos de proteção contra sobrecarga, descarga excessiva, curto-circuito e superaquecimento para garantir que a bateria opere dentro de uma faixa segura.
Interface de comunicação: uma interface usada para comunicação com dispositivos externos, como carregadores, inversores e sistemas de monitoramento, como CAN, RS485, UART, etc.
2. Unidade Mestre da camada intermediária (camada de controle) ou Unidade de Gerenciamento de Bateria (BPMU):
Processamento de dados: Responsável pelo processamento em tempo real dos dados dos sensores da camada base, incluindo cálculos de SOC (Estado de Carga) e SOH (Estado de Saúde).
Gerenciamento de equilíbrio: implemente estratégias de equilíbrio de forma dinâmica com base no status da bateria para garantir níveis de energia equilibrados entre cada célula da bateria.
Gerenciamento de carga e descarga: Controle o processo de carga e descarga para garantir uma operação segura dentro da faixa de carga e descarga.
Monitoramento de segurança: Monitoramento em tempo real do status da bateria, resposta oportuna a possíveis situações anormais, como sobrecarga, descarga excessiva, curto-circuito, etc.
Após a coleta de informações, ele se comunica com o terceiro nível através de um link de comunicação, muitas vezes utilizando métodos de comunicação CAN ou Ethernet.
3. Unidade de gerenciamento de sistema de camada superior (camada de usuário) (unidade de gerenciamento de sistema) ou unidade de controle central (CCU):
Interface do usuário: Fornece uma interface amigável que exibe o status, dados históricos e informações de falha da bateria para monitoramento e operação do usuário.
Gravação e análise de dados: registre dados de uso da bateria, conduza análises de dados, forneça relatórios de desempenho da bateria e recomendações de manutenção.
Monitoramento e gerenciamento remotos: As interfaces de rede permitem o monitoramento remoto, permitindo aos usuários gerenciar e manter baterias em diferentes locais.
10 tipo de tecnologia BMS
1. BMS distribuído: Integre o monitoramento e controle de cada célula de bateria dentro da célula de bateria e transmita informações ao controlador principal por meio de protocolos de comunicação. A característica é que cada célula da bateria possui um sistema independente de monitoramento e controle, não havendo necessidade de troca de informações entre elas. Isto permite que o sistema funcione normalmente mesmo em caso de falha da célula da bateria, garantindo que o desempenho geral do sistema não seja afetado e melhorando a sua fiabilidade.
2. BMS centralizado: O monitoramento e controle de todas as células da bateria são centralizados em um controlador principal, e as informações são transmitidas ao controlador principal através de protocolos de comunicação. A vantagem é o custo mais baixo, mas a confiabilidade é relativamente baixa porque se o controlador principal falhar, poderá causar mau funcionamento de todo o sistema.
3. BMS modular: Divida a célula da bateria em vários módulos, cada um com um sistema independente de monitoramento e controle, e transmita informações ao controlador principal por meio de protocolos de comunicação. O BMS modular alcança um equilíbrio entre custo e confiabilidade, adequado para sistemas de armazenamento de energia de diferentes escalas.
Cada tipo de BMS tem vantagens exclusivas e cenários aplicáveis. O BMS distribuído é adequado para sistemas de armazenamento de energia em grande escala devido à sua alta confiabilidade, facilidade de manutenção e atualização e maior flexibilidade; O BMS centralizado é adequado para sistemas de armazenamento de energia de pequena escala devido ao seu baixo custo; O BMS modular oferece uma escolha equilibrada entre custo e confiabilidade. Com o desenvolvimento da tecnologia, a futura tecnologia BMS concentrar-se-á na melhoria das capacidades de monitorização e controlo em tempo real e no fortalecimento da padronização e unidade dos protocolos de comunicação para melhorar ainda mais a segurança e a fiabilidade dos sistemas de armazenamento de energia.