8 עקרון העבודה של BMS
1. איסוף נתונים
BMS אוסף נתוני מצב בזמן אמת של תאי סוללה באמצעות חיישנים מובנים כגון חיישני מתח, חיישני זרם וחיישני טמפרטורה. חיישנים עוקבים אחר המתח, הזרם והטמפרטורה של כל תא סוללה כדי להבטיח שהם נמצאים בטווח בטוח.
2. אומדן מדינה
SOC (State of Charge): BMS משתמש באלגוריתמים מסוימים (כגון ספירת קולומב, מתח מעגל פתוח, או אלגוריתם היתוך וכו') כדי להעריך את מצב הטעינה של הסוללה ולקבוע את קיבולת הסוללה הנותרת הנוכחית.
SOH(State of Health): נתח את נתוני הביצועים של הסוללה (כגון קיבולת, התנגדות פנימית וכו'), הערך את מצב הבריאות של הסוללה וקבע אם היא זקוקה לתחזוקה או להחלפה.
3. ניהול טעינה ופריקה
בקרת טעינה: במהלך תהליך הטעינה, BMS מתאים את זרם הטעינה ואסטרטגיית הטעינה בהתבסס על מידע SOC ו-SOH של הסוללה כדי למנוע טעינת יתר ולהבטיח שהסוללה נטענת לפי עקומת טעינה בטוחה.
בקרת פריקה: במהלך תהליך הפריקה, ה-BMS מנטר את מתח הסוללה והזרם כדי לוודא שאין תופעת פריקת יתר (כלומר מתח הסוללה מתחת לסף הבטיחות).
4. ניהול מאוזן
ודא שהמתח והקיבולת של כל יחידה בחבילת הסוללות עקביים, ו-BMS יישם ניהול מאוזן:
איזון פסיבי: צריכת כוח עודף מיחידות מתח גבוה דרך נגדים.
איזון אקטיבי: העברת עודפי חשמל מיחידה אחת לאחרת להשגת איזון יעיל יותר.
5. מנגנון הגנה
הגנת טעינת יתר: עקוב אחר מתח הסוללה כדי לוודא שהוא לא חורג מסף המתח שצוין במהלך הטעינה.
הגנה מפני פריקת יתר: מזהה מתח סוללה כדי למנוע ממנה לרדת מתחת לסף בטוח.
הגנה מפני קצר חשמלי וזרם יתר: כאשר מתגלה קצר חשמלי או זרם חריג, אספקת החשמל מנותקת במהירות כדי להגן על הסוללה והציוד.
הגנת טמפרטורת יתר: עקוב אחר שינויי טמפרטורה והפסק אוטומטית את תהליך הטעינה והפריקה כאשר הטמפרטורה עולה על הערך שנקבע.
6. רישום נתונים ותקשורת
BMS יתעד ותשמור נתוני ניטור בזמן אמת, ותעביר את הנתונים להתקנים חיצוניים (כגון מטענים, מערכות ניטור וכו') באמצעות ממשקי תקשורת (כגון CAN, RS485 וכו') כדי להשיג ניטור ונתונים בזמן אמת. אָנָלִיזָה.
7. ממשק משתמש
BMS מצויד בדרך כלל בממשק משתמש המספק תצוגות חזותיות של מצב הסוללה, היסטוריית טעינה ופריקה, מידע תקלות ונתונים אחרים לניטור וניהול של משתמשים.
8. אופטימיזציה חכמה
BMS מתקדם משתמש גם בטכנולוגיות כגון ניתוח נתונים ולמידת מכונה כדי לייעל באופן רציף את אסטרטגיות הטעינה והפריקה, לשיפור ביצועי הסוללה ותוחלת החיים.
9 BMS ארכיטקטורה תלת-מפלסית
1. שכבה בסיסית (שכבת חומרה): יחידות ניטור תאי סוללה (BCMU) או יחידות עבדים:
חיישנים: כולל חיישני מתח, חיישני זרם וחיישני טמפרטורה, אחראים לניטור בזמן אמת של מצב הסוללות הבודדות.
יחידת בקרה: בדרך כלל מיקרו-בקר (MCU) או מעבד אותות דיגיטלי (DSP), המשמש לעיבוד נתוני חיישנים ולביצוע פונקציות ניטור וניהול.
מעגל איזון: מעגל איזון פסיבי או אקטיבי המשמש להבטחת עקביות הכוח בין תאי הסוללה.
מעגל הגנה: כולל מעגלי הגנה מפני טעינת יתר, פריקת יתר, קצר חשמלי וטמפרטורת יתר כדי להבטיח שהסוללה פועלת בטווח בטוח.
ממשק תקשורת: ממשק המשמש לתקשורת עם מכשירים חיצוניים כמו מטענים, ממירים ומערכות ניטור כמו CAN, RS485, UART וכו'.
2. שכבת ביניים (שכבת בקרה) יחידת מאסטר או יחידת ניהול ערכת סוללות (BPMU):
עיבוד נתונים: אחראי על עיבוד בזמן אמת של נתוני חיישנים משכבת הבסיס, כולל חישובי SOC (State of Charge) ו-SOH (State of Health).
ניהול איזון: יישם באופן דינמי אסטרטגיות איזון המבוססות על מצב הסוללה כדי להבטיח רמות כוח מאוזנות בין כל תא סוללה.
ניהול טעינה ופריקה: בקרת תהליך הטעינה והפריקה כדי להבטיח פעולה בטוחה בטווח הטעינה והפריקה.
ניטור בטיחות: ניטור בזמן אמת של מצב הסוללה, תגובה בזמן למצבים חריגים אפשריים כגון טעינת יתר, פריקת יתר, קצר חשמלי וכו'.
לאחר איסוף מידע, הוא מתקשר עם הרמה השלישית באמצעות קישור תקשורת, לעתים קרובות באמצעות שיטות תקשורת CAN או Ethernet.
3. שכבת יישום שכבת עליונה (שכבת משתמש) יחידת ניהול מערכת (יחידת ניהול מערכת) או יחידת בקרה מרכזית (CCU):
ממשק משתמש: מספק ממשק ידידותי למשתמש המציג את המצב, הנתונים ההיסטוריים ומידע התקלות של ערכת הסוללות לניטור ותפעול המשתמש.
רישום וניתוח נתונים: רשום נתוני שימוש בסוללה, ערוך ניתוח נתונים, ספק דוחות ביצועי סוללה והמלצות תחזוקה.
ניטור וניהול מרחוק: ממשקי רשת מאפשרים ניטור מרחוק, ומאפשרים למשתמשים לנהל ולתחזק ערכות סוללות ממקומות שונים.
10 סוג טכנולוגיית BMS
1. BMS מבוזר: שלב את הניטור והבקרה של כל תא סוללה בתוך תא הסוללה, והעברת מידע לבקר הראשי באמצעות פרוטוקולי תקשורת. המאפיין הוא שלכל תא סוללה מערכת ניטור ובקרה עצמאית, ואין צורך בחילופי מידע ביניהם. זה מאפשר למערכת לפעול כרגיל גם במקרה של תקלה בתא הסוללה, מה שמבטיח שהביצועים הכוללים של המערכת לא יושפעו ומשפר את אמינותה.
2. BMS מרכזי: הניטור והבקרה של כל תאי הסוללה מרוכזים בבקר ראשי, ומידע מועבר לבקר הראשי באמצעות פרוטוקולי תקשורת. היתרון הוא בעלות נמוכה יותר, אך האמינות נמוכה יחסית מכיוון שאם הבקר הראשי יתקלקל, זה עלול לגרום לתקלה של המערכת כולה.
3. BMS מודולרי: חלקו את תא הסוללה למספר מודולים, כל אחד עם מערכת ניטור ובקרה עצמאית, והעברת מידע לבקר הראשי באמצעות פרוטוקולי תקשורת. BMS מודולרי משיג איזון בין עלות ואמינות, מתאים למערכות אחסון אנרגיה בקנה מידה שונה.
לכל סוג של BMS יש את היתרונות הייחודיים שלו ואת התרחישים הישימים. BMS מבוזרת מתאימה למערכות אחסון אנרגיה בקנה מידה גדול בשל האמינות הגבוהה שלה, קלות התחזוקה והשדרוג והגמישות הרבה יותר; BMS מרכזי מתאים למערכות אחסון אנרגיה בקנה מידה קטן בשל עלותו הנמוכה; BMS מודולרי מספק בחירה מאוזנת בין עלות ואמינות. עם התפתחות הטכנולוגיה, טכנולוגיית BMS העתידית תתמקד בשיפור יכולות הניטור והבקרה בזמן אמת, וחיזוק הסטנדרטיזציה והאחדות של פרוטוקולי התקשורת כדי לשפר עוד יותר את הבטיחות והאמינות של מערכות אחסון אנרגיה.