System kontroli baterii akumulatorów
System kontroli baterii akumulatorów ( Battery Management System lub BMS w języku angielskim lub Boitier Etat de Charge Batterie lub BECB w języku francuskim) jest systemem elektronicznym umożliwiającym kontrolę i ładowanie różnych elementów baterii akumulatorów.
Funkcje
Monitor
BMS jest niezbędnym elementem wszystkich akumulatorów. Monitoruje stan różnych elementów baterii, takich jak:
- napięcie: ogniwa całkowite lub pojedyncze;
- temperatura: średnia temperatura, temperatura chłodziwa na wlocie, temperatura chłodziwa na wylocie lub temperatury poszczególnych ogniw;
- stan naładowania ( SOC dla State Of Charge ) lub głębokość rozładowania ( DOD dla Depth Of Decharge ): wskazuje poziom naładowania baterii;
- stan zdrowia ( SOH od State Of Health ) zdefiniowana miara ogólnego stanu baterii;
- przepływ czynnika chłodniczego: powietrze lub płyny wężownicy;
- prąd: w lub z baterii.
System odzyskiwania energii Energy
W niektórych przypadkach BMS umożliwia doładowanie akumulatora poprzez przekierowanie energii odzyskanej podczas hamowania do akumulatora.
Obliczenie
BMS umożliwia śledzenie danych, takich jak:
- maksymalny prąd ładowania ( CCA dla prądu rozruchowego na zimno );
- maksymalny prąd rozładowania ( DCL );
- energia dostarczona od ostatniego ładowania lub ostatniego cyklu ładowania;
- całkowita energia zużyta od pierwszego użycia;
- całkowity czas pracy od pierwszego użycia.
Ochrona baterii
BMS chroni baterię, uniemożliwiając jej działanie poza typowym zakresem pracy:
- nadmierna intensywność;
-
przepięcie (podczas ładowania);
- podnapięcie (podczas rozładowywania), szczególnie ważne dla ogniw kwasowo-ołowiowych i litowo-jonowych;
- przegrzanie;
- pod temperaturą;
- nadciśnienie (akumulatory NiMH).
BMS zapobiega pracy akumulatora poza typowym zakresem pracy dzięki:
- wewnętrzny przełącznik;
- urządzenia zewnętrzne w stosunku do baterii, które umożliwiają ograniczenie lub zakończenie jej użytkowania;
- kontrola środowiska za pomocą grzejników, wentylatorów, klimatyzatorów lub ciekłych czynników chłodniczych.
Optymalizacja
Aby zoptymalizować pojemność baterii i zapobiec podnapięciom lub przepięciom, BMS aktywnie zapewnia równoważenie obciążenia wszystkich ogniw baterii.
BMS równoważy ogniwa dzięki:
- zjawisko by-passu;
- przeniesienie nadwyżki energii z najbardziej naładowanych ogniw do najsłabiej naładowanych (balanser);
- zmniejszenie prądu ładowania do poziomu na tyle niskiego, aby nie uszkodzić w pełni naładowanych ogniw przy jednoczesnym dalszym ładowaniu innych ogniw (nie dotyczy ogniw litowych);
- przy obciążeniu modułowym.
Topologia
Istnieją różne rodzaje BMS, które mogą się różnić w zależności od złożoności i wymaganej wydajności:
- proste regulatory pasywne pozwalające na osiągnięcie równowagi pomiędzy poszczególnymi ogniwami poprzez „omijanie” niektórych ogniw, gdy ich napięcie osiągnie określony poziom;
- inteligentne aktywne regulatory umożliwiające włączanie i wyłączanie części ładowania w celu zrównoważenia obciążenia;
- Pełny BMS sygnalizujący stan baterii poprzez wyświetlacz i zabezpieczający baterię przed awarią.
BMS można podzielić na trzy kategorie:
- scentralizowany BMS: pojedynczy kontroler jest połączony z ogniwami akumulatora wieloma przewodami;
- rozproszony BMS: w każdej komórce zainstalowany jest kontroler, a pomiędzy baterią a kontrolerem jest tylko jeden kabel komunikacyjny;
- modułowy BMS: kilka sterowników połączonych z określoną liczbą komórek, którym towarzyszy komunikacja między sterownikami.
Scentralizowane systemy BMS są bardziej ekonomiczne, mniej elastyczne i wyposażone w wiele przewodów połączeniowych. Rozproszone systemy BMS są na ogół droższe, łatwiejsze w instalacji i wyglądają czyściej. Modułowy BMS oferuje dobry kompromis między zaletami i wadami pozostałych dwóch topologii.
Wymagania dotyczące BMS w zastosowaniach mobilnych (takich jak pojazdy elektryczne) i zastosowaniach stacjonarnych (takich jak panele fotowoltaiczne lub turbiny wiatrowe) są różne, szczególnie w odniesieniu do masy lub wykorzystywanej przestrzeni, dlatego integracja sprzętu i oprogramowania musi być dostosowana do konkretnego zastosowania każdego produktu. W przypadku pojazdów elektrycznych lub hybrydowych BMS jest tylko podsystemem i nie może funkcjonować jako samodzielne urządzenie. Musi komunikować się z co najmniej jedną ładowarką (lub infrastrukturą ładowania), podsystemami obciążenia, zarządzania temperaturą i awaryjnego wyłączania. Dlatego, aby mieć dobry projekt BMS w pojeździe, musi być on zintegrowany z podsystemami. Niektóre aplikacje mobilne (takie jak wózki ze sprzętem medycznym, zmotoryzowane wózki inwalidzkie, skutery i wózki widłowe) często mają zewnętrzne urządzenia do ładowania, ale pokładowy BMS powinien być zawsze ściśle zintegrowany z zewnętrzną ładowarką podczas pracy.
Uwagi i referencje
-
„ FreeSafe: system zarządzania baterią ” , na freemens.fr ,9 stycznia 2014
Linki zewnętrzne