מהי מערכת ניהול סוללות (BMS)?

מערכת ניהול סוללות (BMS) היא טכנולוגיה שתוכננה במיוחד לפיקוח על ערכות סוללות, שהן רכיבים של תאי סוללה המאורגנים חשמלית בתצורת מטריצת עמודת שורה כדי לספק טווח יעד של מתח וזרם עבור תנאי עומס צפויים על פני תקופה של זמן. .

הפיקוח הניתן על ידי BMS כולל בדרך כלל:

• סוללה ניטור

• לספק הגנה על הסוללה

• הערך את מצב העבודה של הסוללה

• מיטוב מתמשך של ביצועי הסוללה

• דווח על מצב תפעולי למכשירים חיצוניים

כאן, המונח 'סוֹלְלָה' פירושו כל ערכת הסוללות; עם זאת, פונקציות ניטור ובקרה מיושמות במיוחד על סוללות בודדות או ערכות סוללות המכונה מודולים בתוך מכלול ערכת הסוללות כולו. לסוללות ליתיום יון נטענות יש את צפיפות האנרגיה הגבוהה ביותר והן הבחירה הסטנדרטית עבור חבילות סוללות רבות לצרכן, ממחשבים ניידים ועד כלי רכב חשמליים. למרות שהם מתפקדים היטב, הם יכולים להיות די חסרי רחמים אם הם מופעלים מחוץ לאזור ההפעלה המאובטח הצפוף (SOA), עם תוצאות שנעות בין פגיעה בביצועי הסוללה להשלכות מסוכנות לחלוטין. תיאור התפקיד של BMS הוא ללא ספק מאתגר, שכן המורכבות הכללית והיקף הפיקוח שלה עשויים לכלול דיסציפלינות מרובות כגון חשמל, דיגיטלי, בקרה, תרמית והידראולית.

כיצד פועלת מערכת ניהול הסוללות?

אין תקן קבוע או ייחודי שיש לאמץ למערכות ניהול סוללות. היקף התכנון הטכני ומאפייני היישום קשורים בדרך כלל לדברים הבאים:

• העלות, המורכבות והגודל של ערכות סוללות

• יישום הסוללות וכל בעיות בטיחות, תוחלת חיים ואחריות

• דרישות ההסמכה של תקנות ממשלתיות שונות, אם אין אמצעי בטיחות תפקודיים, עלות וקנסות הם חיוניים

ל-BMS פונקציות עיצוב רבות, וניהול הגנת ערכת סוללות וניהול קיבולת הן שתי פונקציות בסיסיות. נדון כאן כיצד פועלות שתי הפונקציות הללו. ישנם שני תחומים מרכזיים של ניהול הגנת ערכת סוללות: הגנה חשמלית, כלומר, אסור לסוללות להינזק בשימוש מחוץ ל-SOA; הגנה תרמית, הכוללת בקרת טמפרטורה פסיבית ו/או אקטיבית כדי לשמור או להכניס את ערכת הסוללות ל-SOA.

הגנת ניהול חשמל: זרם

ניטור הזרם של ערכת הסוללות והמתח של הסוללה או המודול היא דרך להשיג הגנה חשמלית. ה-SOA החשמלי של כל תא סוללה מוגבל על ידי זרם ומתח. איור 1 מציג סוללת ליתיום-יון טיפוסית SOA, שבה BMS מעוצב היטב יגן על ערכת הסוללות על ידי מניעת פעולתה מחוץ לדירוג הסוללה של היצרן. במקרים רבים, ניתן להחיל הורדה נוספת בתוך אזור הבטיחות של SOA כדי להאריך את חיי הסוללה.

לסוללות ליתיום יון יש מגבלות שונות של זרם טעינה ומגבלות זרם פריקה, ושני המצבים יכולים להתמודד עם זרמי שיא גבוהים יותר, למרות שהזמן קצר. יצרני סוללות מציינים בדרך כלל מגבלות זרם טעינה ופריקה מתמשכות מקסימליות, כמו גם מגבלות שיא של טעינה ופריקה. BMS המספק הגנת זרם בהחלט יפעיל זרם רציף מרבי. עם זאת, שינויים פתאומיים בתנאי העומס עשויים להילקח בחשבון לפני זה; לדוגמה, האצה פתאומית של כלי רכב חשמליים. BMS יכול לשלב ניטור זרם שיא על ידי שילוב הזרם והחלטה להפחית את הזרם הזמין או לקטוע לחלוטין את זרם הקבוצה לאחר זמן Δ. זה מאפשר ל-BMS להיות בעל רגישות כמעט מיידית לפסגות זרם קיצוניות, כגון מצבי קצר חשמליים שאינם מושכים תשומת לב של נתיך תושב, אך יכולים גם לסבול דרישות שיא גבוהות כל עוד הם אינם מוגזמים למשך זמן רב מדי.

הגנת ניהול חשמל: מתח

איור 2 מראה שסוללות ליתיום-יון חייבות לפעול בטווח מתח מסוים. גבולות SOA אלה ייקבעו בסופו של דבר על ידי התכונות הכימיות הטבועות של סוללת הליתיום-יון שנבחרה והטמפרטורה של הסוללה בכל זמן נתון. בנוסף, בשל הכמות הגדולה של מחזוריות זרם, פריקה עקב דרישת עומס וטעינה ממקורות אנרגיה שונים שעוברת כל ערכת סוללות, מגבלות מתח SOA אלו מוגבלות לעתים קרובות יותר כדי לייעל את חיי הסוללה. על BMS לדעת מהן המגבלות הללו ולקבל החלטות על סמך הקרבה של הספים הללו. לדוגמה, כאשר מתקרבים לגבול המתח הגבוה, BMS יכול לבקש ירידה הדרגתית בזרם הטעינה, או אם הגבול הושג, הוא יכול לבקש סיום מלא של זרם הטעינה. עם זאת, מגבלה זו מלווה לעתים קרובות בשיקולי היסטרזת מתח פנימיים נוספים כדי למנוע תנודות בקרה לגבי סף הכיבוי. מצד שני, כאשר מתקרבים לגבול המתח הנמוך, ה-BMS יבקש עומסים פעילים קריטיים שאינם תואמים כדי להפחית את הביקוש הנוכחי שלהם. במקרה של כלי רכב חשמליים, ניתן להשיג זאת על ידי הפחתת המומנט המותר הזמין למנוע המתיחה. כמובן, BMS חייב לתת עדיפות לבטיחות הנהג ולהגן על ערכת הסוללות מפני נזק קבוע.

הגנה על ניהול תרמי: טמפרטורה

על פני השטח, לסוללות ליתיום-יון יש טווח טמפרטורות עבודה רחב, אך בשל קצבי תגובה כימיים איטיים משמעותית, הקיבולת הכוללת של הסוללה יורדת בטמפרטורות נמוכות. מבחינת יכולת בטמפרטורות נמוכות, הביצועים שלהם אכן טובים בהרבה מסוללות עופרת או NiMh; עם זאת, ניהול הטמפרטורה הוא חיוני מכיוון שטעינה מתחת ל-0 מעלות צלזיוס (32 מעלות פרנהייט) היא בעייתית פיזית. במהלך טעינת תת-הקפאה, תופעת הציפוי האלקטרוני של ליתיום מתכתי עלולה להתרחש על האנודה. זהו נזק קבוע שלא רק מוביל לירידה בקיבולת, אלא גם מגביר את הסבירות לכשל בסוללה אם היא נתונה לרטט או לתנאי לחץ אחרים. BMS יכול לשלוט על הטמפרטורה של ערכת הסוללות באמצעות חימום וקירור.

היישום של ניהול תרמי תלוי לחלוטין בגודל ובעלות של ערכת הסוללות, יעדי ביצועים, תקני עיצוב BMS ויחידות מוצר, שעשויות לכלול שיקולים לאזור הגיאוגרפי היעד. ללא קשר לסוג המחמם, בדרך כלל יעיל יותר להפיק אנרגיה ממקור מתח AC חיצוני או מסוללות תושבות חלופיות המשמשות להפעלת המחמם בעת הצורך. עם זאת, אם לדוד החשמלי יש צריכת זרם מתונה, ניתן לשאוב את האנרגיה מחבילת הסוללות הראשית כדי לחמם את עצמה. אם נעשה שימוש במערכת הידראולית חמה, מחמם חשמלי משמש לחימום נוזל הקירור הנשאב ומופץ בכל הרכיב.

אין ספק, למהנדסי עיצוב BMS יש כמה כישורים בתעשיית העיצוב לטפטף אנרגיה תרמית לתוך ערכות סוללות. לדוגמה, ניתן להפעיל מכשירים אלקטרוניים שונים המיועדים לניהול קיבולת בתוך BMS. למרות שאינו יעיל כמו חימום ישיר, עדיין ניתן להשתמש בו לא משנה מה. הקירור חשוב במיוחד למזעור אובדן הביצועים של ערכות סוללות ליתיום-יון. לדוגמה, אולי סוללה נתונה פועלת בצורה הטובה ביותר ב-20 מעלות צלזיוס; אם טמפרטורת האריזה תוגדל ל-30 מעלות צלזיוס, יעילות הביצועים שלה עשויה לרדת ב-20%. אם ערכת הסוללות נטענת ונטענת ברציפות בטמפרטורה של 45 מעלות צלזיוס (113 מעלות פרנהייט), אובדן הביצועים עשוי להגיע ל-50%. אם נחשף באופן מתמשך לסביבות מחוממות יתר על המידה, במיוחד במהלך מחזורי טעינה ופריקה מהירים, חיי הסוללה עלולים גם להזדקן ולהידרדר בטרם עת. הקירור מושג בדרך כלל בשתי שיטות, פסיבית או אקטיבית, וניתן להשתמש בשתי הטכניקות. קירור פסיבי מסתמך על תנועת זרימת האוויר לקירור הסוללה. לגבי כלי רכב חשמליים, זה אומר שהם נוסעים רק על הכביש. עם זאת, זה עשוי להיות מורכב יותר ממה שזה נראה, שכן חיישן מהירות האוויר יכול להיות משולב יחד כדי להתאים באופן אסטרטגי אוטומטית את סכר האוויר ההסטה כדי למקסם את זרימת האוויר. הטמעה של מאווררים פעילים עם בקרת טמפרטורה עשויה להועיל במהירויות נמוכות או כאשר הרכב נעצר, אך כל זה רק כדי לשמור על ערכת הסוללות באותה טמפרטורה כמו הסביבה הסובבת. אם מזג האוויר חם, הדבר עלול להגביר את הטמפרטורה הראשונית של האריזה. ניתן לתכנן קירור פעיל הידראולי חם כמערכת משלימה, בדרך כלל באמצעות נוזל קירור אתילן גליקול עם יחס ערבוב מוגדר, במחזור דרך צינורות/צינורות, סעפות חלוקה, מחליפי חום צולבים (רדיאטורים), ולוחות קירור כנגד רכיבי מארז סוללות באמצעות רכיבי סוללה חשמליים. לִשְׁאוֹב. BMS מנטר את הטמפרטורה של כל ערכת הסוללות ופותח וסוגר שסתומים שונים כדי לשמור על הטמפרטורה של הסוללה כולה בטווח טמפרטורות צר כדי להבטיח ביצועי סוללה אופטימליים.

ניהול קיבולת

מקסום הקיבולת של ערכת הסוללות יכולה להיחשב לאחד ממאפייני ביצועי הסוללה החשובים ביותר שמספק BMS. אם תחזוקה זו לא תתבצע, ערכת הסוללות עלולה להפוך בסופו של דבר לחסרת תועלת. שורש הבעיה נעוץ בעובדה ש"הערימה" של ערכות סוללות (מערכי סדרת סוללות) אינה שווה לחלוטין ובעצם יש לה קצבי דליפה או פריקה עצמית מעט שונים. דליפה אינה פגם של היצרן, אלא התכונות הכימיות של הסוללה, אם כי היא עשויה להיות מושפעת סטטיסטית משינויים קלים בתהליך הייצור. בתחילה, ייתכן שלמארזי סוללות יש סוללות מותאמות היטב, אך עם הזמן, הדמיון בין סוללות יורד עוד יותר, לא רק עקב פריקה עצמית אלא גם מושפע ממחזורי טעינה/פריקה, עליית טמפרטורה והזדקנות לוח שנה כללית. בהתחשב בכך, כזכור לדיון הקודם, סוללות ליתיום-יון מתפקדות היטב, אך עשויות להיות די אכזריות אם מופעלות מחוץ ל-SOA קפדני. למדנו בעבר על ההגנה החשמלית הנדרשת, שכן סוללות ליתיום-יון אינן יכולות להתמודד היטב עם טעינת יתר. לאחר טעינה מלאה, הם לא יכולים לקבל יותר זרם, כל אנרגיה נוספת תומר לחום, והמתח עלול לעלות במהירות, ועלול להגיע לרמות מסוכנות. זה לא מצב בריא לתאים, ואם הוא נמשך, זה עלול לגרום לנזק קבוע ולתנאי הפעלה לא בטוחים.

החיבור הסדרתי של מערכי הסוללות קובע את המתח של ערכת הסוללות כולה, וחוסר ההתאמה בין סוללות סמוכות עלול לגרום לקשיים בעת ניסיון לטעון ערכת סוללות כלשהי. איור 3 מראה מדוע זה קורה. אם לאדם יש סט סוללות מאוזן לחלוטין, אז הכל בסדר כי כל סוללה תיטען בצורה שווה, וניתן לנתק את זרם הטעינה כאשר מגיעים לסף העליון של המתח 4.0. עם זאת, במצב לא מאוזן, הסוללה העליונה תגיע למגבלת הטעינה שלה לפני המועד, ויש להפסיק את זרם הטעינה של הסניף לפני שסוללות תחתונות אחרות נטענות במלואן.

כדי להדגים את עקרון הפעולה שלו, צריך להסביר הגדרה מרכזית. מצב הטעינה (SOC) של סוללה או מודול בזמן נתון עומד ביחס ישר להספק הזמין ביחס לסך ההספק בעת טעינה מלאה. לכן, סוללה ב-50% SOC פירושה שהיא נטענה ב-50%, בדומה לגורם האיכות של מד הספק. ניהול קיבולת BMS נועד לאזן את השינויים ב-SOC של כל מחסנית בחבילת הסוללות. מכיוון ש-SOC אינו כמות הניתנת למדידה ישירה, ניתן לאמוד אותה באמצעות טכניקות שונות, וסכימת האיזון עצמה מחולקת בדרך כלל לשתי קטגוריות: פסיבית ואקטיבית. ישנן וריאציות רבות של נושאים, לכל אחד יתרונות וחסרונות משלו. מהנדס התכנון של BMS מחליט איזו מהן מתאימה ביותר לחבילת הסוללות הנתונה וליישום שלה. איזון פסיבי הוא הקל ביותר להשגה והוא יכול גם להסביר את המושג הכללי של איזון. שיטות פסיביות מאפשרות לכל סוללה בחבילת הסוללות להיות בעלת קיבולת טעינה זהה לסוללה החלשה ביותר. הוא משתמש בזרם נמוך יחסית כדי להעביר כמות קטנה של אנרגיה מסוללות SOC גבוהות במהלך מחזור הטעינה, כך שניתן לטעון את כל הסוללות ל-SOC המקסימלי שלהן. איור 4 ממחיש כיצד BMS משיג זאת. הוא מנטר כל סוללה ומשתמש במתגי טרנזיסטור ובנגדי פריקה בגודל מתאים במקביל לכל סוללה. כאשר ה-BMS מזהה שסוללה נתונה מתקרבת לגבול הטעינה שלה, הוא ינחה את הזרם העודף סביבה בצורה מלמעלה למטה לסוללה הבאה למטה.

נקודות הקצה של תהליך האיזון לפני ואחרי מוצגות באיור 5. לסיכום, BMS מאפשר לסוללות או למודולים בחבילת הסוללות לראות זרמי טעינה שונים מזרם ערכת הסוללות כדי לאזן את ערכת הסוללות דרך אחת מהפעולות הבאות שיטות:

הסרת הטעינה מהסוללה הטעונה ביותר מספקת מרווח ראש לזרם טעינה נוסף למניעת טעינת יתר ומאפשרת לסוללות פחות טעונות לקבל יותר זרם טעינה

מיקום מחדש של חלק או כמעט כל זרם הטעינה סביב הסוללה הטעונה ביותר, מה שמאפשר לסוללות פחות טעונות לקבל זרם טעינה למשך פרק זמן ארוך יותר

סוגי מערכות ניהול סוללות

מערכת ניהול הסוללה יכולה לאמץ טכנולוגיות שונות מפשוטות ועד מורכבות כדי להשיג את ההנחיות העיקריות שלה של "טיפול בסוללה". עם זאת, ניתן לסווג מערכות אלו על סמך הטופולוגיה שלהן, הקשורה להתקנתן ותפעולן על הסוללות או המודולים של ערכת הסוללות כולה.

ארכיטקטורת BMS מרכזית

יש BMS מרכזי במכלול ערכת הסוללות. כל ערכות הסוללות מחוברות ישירות ל-BMS המרכזי. המבנה של BMS מרכזי מוצג באיור 6. ל-BMS מרכזי יש כמה יתרונות. זה יותר קומפקטי ולעיתים הכי חסכוני כי יש רק BMS אחד. עם זאת, ל-BMS מרוכז יש גם חסרונות. בגלל שכל הסוללות מחוברות ישירות ל-BMS, ה-BMS דורש יציאות רבות כדי לחבר את כל ערכות הסוללות. המשמעות היא שיש מספר רב של חוטים, כבלים, מחברים וכו' בערכות סוללות גדולות, מה שהופך את פתרון התקלות והתחזוקה למורכב.

טופולוגיית BMS מודולרית

בדומה ליישום מרוכז, BMS מחולק למספר מודולים שחוזרים על עצמם, כל אחד עם חבילת חוטים ייעודית ומחובר לחלקים ייעודיים סמוכים של ערכת הסוללות. ראה איור 7. במקרים מסוימים, תת-מודולי BMS אלו עשויים להיות תחת פיקוח של מודול ה-BMS הראשי, שתפקידו לפקח על מצב התת-מודולים ולתקשר עם התקנים היקפיים. בשל מודולריזציה חוזרת ונשנית, פתרון תקלות ותחזוקה קלים יותר, וגם קל להרחיב אותו למארזי סוללות גדולים יותר. החיסרון הוא שהעלות הכוללת מעט גבוהה יותר, וייתכנו תכונות כפולות שאינן בשימוש בהתאם ליישום.

BMS ראשוני/משני

עם זאת, בדומה רעיונית לטופולוגיה מודולרית, במקרה זה, מכשירי העבדים מוגבלים יותר להעברת מידע מדידה בלבד, בעוד שמכשירי המאסטר מוקדשים לחישוב ובקרה כמו גם לתקשורת חיצונית. לכן, למרות שדומה לסוגים מודולריים, העלות עשויה להיות נמוכה יותר מכיוון שהפונקציונליות של המכשיר לרוב פשוטה יותר, התקורה עשויה להיות נמוכה יותר וייתכן שיהיו פחות תכונות שאינן בשימוש.

ארכיטקטורת BMS מבוזרת

בניגוד לטופולוגיות אחרות, בטופולוגיות אחרות, החומרה והתוכנה האלקטרונית מכוסות במודולים, המחוברים לסוללה באמצעות רתמות חיווט. BMS מבוזר משלב את כל החומרה האלקטרונית על לוח בקרה המוצב ישירות על הסוללה או המודול המנוטרים. זה מפחית את החיווט הנרחב של כמה חוטי חיישנים וחוטי תקשורת בין מודולי BMS סמוכים. לכן, כל BMS עצמאי יותר ומטפל בחישוב ובתקשורת לפי הצורך. עם זאת, למרות הפשטות הברורה הזו, הצורה המשולבת הזו אכן הופכת את פתרון הבעיות והתחזוקה לבעיה פוטנציאלית מכיוון שהיא ממוקמת עמוק בתוך רכיבי המודול המוגן. העלות לרוב גבוהה יותר מכיוון שיש יותר BMS בכל מבנה ערכת הסוללות.

החשיבות של מערכת ניהול סוללות

ב-BMS, בטיחות תפקודית היא החשובה ביותר. זה חיוני למנוע מהמתח, הזרם והטמפרטורה של כל סוללה או מודול תחת פיקוח ובקרה לחרוג ממגבלות ה-SOA שצוינו במהלך פעולות טעינה ופריקה. אם חריגה מהמגבלה למשך תקופה מסוימת, לא רק שיפגעו ערכות סוללות שעלולות להיות יקרות, אלא ייתכנו גם מצבי בריחה תרמית מסוכנים. בנוסף, על מנת להגן על סוללות ליתיום-יון ולהבטיח בטיחות תפקודית, נדרש גם ניטור קפדני של גבולות סף מתח נמוך יותר. אם סוללות ליתיום-יון נשמרות במצב מתח נמוך זה, דנדריטים נחושת עשויים בסופו של דבר לצמוח על האנודה, מה שעלול להוביל לעלייה בקצב הפריקה העצמית ולבעיות בטיחות אפשריות. העלות של צפיפות אנרגיה גבוהה במערכות כוח ליתיום-יון היא שכמעט ואין מקום לטעויות בניהול הסוללה. הודות לשיפורים בסוללות BMS וליתיום-יון, זהו אחד מהכימיקלים המוצלחים והבטוחים ביותר לסוללה הקיימים כיום.

הביצועים של ערכת הסוללות הם הפונקציה השנייה בחשיבותה של BMS, הכוללת ניהול חשמל ותרמי. על מנת לייעל את קיבולת הסוללה הכוללת מבחינה חשמלית, כל הסוללות בחבילת הסוללות צריכות להיות מאוזנות, מה שאומר שה-SOC של סוללות סמוכות בכל הרכיב שווה בערך. זה חשוב מאוד מכיוון שהוא לא רק משיג קיבולת סוללה אופטימלית, אלא גם עוזר למנוע התדרדרות נרחבת ולהפחית נקודות חמות פוטנציאליות לטעינת יתר של סוללות חלשות. סוללות ליתיום יון צריכות להימנע מפריקה מתחת לגבול המתח הנמוך, מכיוון שהדבר עלול להוביל להשפעות זיכרון ואובדן קיבולת משמעותי. תהליכים אלקטרוכימיים רגישים מאוד לטמפרטורה, וסוללות אינן יוצאות דופן. כאשר טמפרטורת הסביבה יורדת, הקיבולת ואנרגיית הסוללה הזמינה ירדו באופן משמעותי. לכן, BMS יכול לחבר תנורי חימום חיצוניים מקוונים הממוקמים על מערכות קירור נוזלי כגון חבילות סוללות לרכב חשמלי, או להפעיל לוחות חימום תושבים המותקנים מתחת למודולים של חבילות סוללות במסוקים או במטוסים אחרים. בנוסף, מאחר וטעינת סוללות ליתיום-יון בטמפרטורה נמוכה אינה תורמת לביצועי תוחלת החיים של הסוללה, חשוב תחילה להעלות את טמפרטורת הסוללה במלואה. לא ניתן לטעון את רוב סוללות הליתיום-יון במהירות מתחת ל-5 מעלות צלזיוס ואסור להטעין אותן כלל מתחת ל-0 מעלות צלזיוס. על מנת להשיג ביצועים מיטביים במהלך שימוש תפעולי טיפוסי, ניהול תרמי של BMS מבטיח בדרך כלל שהסוללה פועלת בתוך אזור פעולה צר של זהבה (למשל 30-35 מעלות C). זה יכול להגן על הביצועים, להאריך את תוחלת החיים, ולטפח ערכות סוללות בריאות ואמינות.

היתרונות של מערכת ניהול סוללות

מערכת אחסון אנרגיה מלאה של סוללה, הידועה בכינויה BESS, יכולה להיות מורכבת אסטרטגית מעשרות, מאות ואפילו אלפי סוללות ליתיום-יון, תלוי ביישום. המתח המדורג של מערכות אלו עשוי להיות פחות מ-100V, אך עשוי להגיע עד ל-800V, עם טווח זרם אספקת סוללה של עד 300A או יותר. כל ניהול לקוי של ערכות סוללות במתח גבוה עלול להוביל לאסונות קטסטרופליים המסכנים חיים. לכן, BMS חיוני להבטחת פעולה בטוחה. ניתן לסכם את היתרונות של BMS כדלקמן.

בטיחות פונקציונלית.מובן מאליו שעבור ערכות סוללות ליתיום-יון גדולות, זה זהיר והכרחי במיוחד. אך כידוע, גם פורמטים קטנים יותר בשימוש במחשבים ניידים עלולים להתלקח ולגרום לנזק משמעותי. הבטיחות האישית של המשתמשים במוצרים המכילים מערכות חשמל מסוג ליתיום-יון מותירה מעט מקום לטעויות בניהול הסוללה.

תוחלת חיים ואמינות.ניהול הגנה על ערכת סוללות, חשמל ותרמית, המבטיח שהשימוש בכל הסוללות עומד בדרישות ה-SOA המוצהרות. פיקוח עדין זה מבטיח שימוש בטוח ומחזורי טעינה ופריקה מהירים של הסוללה, ומייצר בהכרח מערכת יציבה שעשויה לספק שנים של שירות אמין.

ביצועים והיקף.ניהול קיבולת ערכת סוללות BMS, המשתמש באיזון בין סוללות כדי לאזן את ה-SOC של סוללות סמוכות על רכיבי ערכת הסוללות, מה שמאפשר קיבולת סוללה אופטימלית. ללא פונקציית BMS זו לשקול שינויים בפריקה עצמית, מחזורי טעינה/פריקה, השפעות טמפרטורה והזדקנות כללית, ערכת הסוללות עלולה להפוך בסופו של דבר לחסרת תועלת.

אבחון, איסוף נתונים ותקשורת חיצונית.משימת הפיקוח כוללת ניטור רציף של כל תאי הסוללה, כאשר רישום הנתונים עצמו יכול לשמש לאבחון, אך משמש בדרך כלל למשימות חישוביות כדי לחזות את ה-SOC של כל הסוללות ברכיב. מידע זה משמש לאיזון אלגוריתמים, אך ניתן לשתף אותו עם התקנים ותצוגות חיצוניות כדי לציין אנרגיית תושב זמינה, להעריך את הטווח הצפוי או הטווח/תוחלת החיים בהתבסס על השימוש הנוכחי, ולספק את מצב הבריאות של ערכת הסוללות.

הפחת עלויות ואחריות.הכנסת BMS ב-BESS מגדילה את העלויות, וחבילת הסוללות יקרה ועלולה להיות מסוכנת. ככל שהמערכת מורכבת יותר, דרישות האבטחה גבוהות יותר, ולכן דורש יותר פיקוח של BMS. עם זאת, ההגנה והתחזוקה המונעת של BMS במונחים של בטיחות תפקודית, תוחלת חיים ואמינות, ביצועים והיקף, אבחון וכו' מבטיחות שהיא תפחית את העלויות הכוללות, לרבות עלויות הקשורות לאחריות.

מַסְקָנָה

סימולציה היא בעלת ברית חשובה בתכנון BMS, במיוחד כאשר היא מיושמת כדי לחקור ולפתור אתגרי עיצוב בפיתוח חומרה, אב טיפוס ובדיקות. עם מודל סוללת ליתיום-יון מדויק, מודל הסימולציה של ארכיטקטורת BMS מוכר כמפרט בר הפעלה לאבות טיפוס וירטואליים. בנוסף, סימולציה מאפשרת חקירה ללא כאב של גרסאות של פונקציות ניטור BMS עבור תרחישי הפעלה שונים של הסוללה והסביבה. ניתן לזהות ולחקור בעיות יישום בשלב מוקדם, מה שמאפשר אימות של ביצועים ושיפורי בטיחות תפקודיים לפני הטמעה על אבות טיפוס חומרה בפועל. זה מקטין את זמן הפיתוח ועוזר להבטיח שאב הטיפוס הראשון של החומרה חזק. בנוסף, כאשר מתבצעים ביישומי מערכת משובצים, ניתן לבצע בדיקות אימות רבות על BMS וערכות סוללות, כולל תרחישים מהמקרים הגרועים ביותר.