Johdanto
Miksi BMS on yleinen termi litiumakkujen teknisissä tiedoissa?
Näet "BMS included" (BMS mukana) -merkinnän spesifikaatioissa kuin kunniamerkin. Ja hyvästä syystä - jos litiumakku on järjestelmäsi sydän, BMS on sen aivorunko. Se ei vain istu siinä passiivisesti, vaan se määrää selviytymisestä. Suoraan sanottuna on tullut mahdottomaksi puhua litiumakuista mainitsematta akunhallintajärjestelmän roolia. Kaikki alkuperäiset laitevalmistajat merkitsevät sen nykyään pakkauksiin - joskus markkinointipuheena, joskus todellisena lupauksena turvallisuudesta.
Miksi yhä useammat ihmiset etsivät akkujen turvallisuus- ja valvontajärjestelmiä?
Koska meidät on poltettu. Kirjaimellisesti. Tesla Model S -mallien tulipalot 2010-luvun alussa ja sähköpyörän akkujen sulamiset kerrostaloissa ovat osoittaneet, että ihmiset eivät ole enää naiiveja. He haluavat varmuuden siitä, että heidän autotallissaan - tai vielä pahempaa, sänkynsä alla - olevasta tavarasta ei tule tuhannen asteen kemian kokeilua. Kuluttajista on tullut valveutuneempia, ja nyt kaikki aurinkoenergian parissa työskentelevistä kotitarvekäyttäjistä autokannan johtajiin tutkivat, mikä suojaa heidän sijoituksiaan. BMS ei ole pelkkä muotisana - se on palomuuri innovaation ja katastrofin välillä.
Mikä voisi mennä pieleen ilman BMS:ää?
Kerron teille tarinan. 2017, Johannesburgin laitamilla. Ajoimme aurinkovirtamuuntimen ja litiumin yhdistelmiä maaseutukouluihin. Eräs asentaja ajatteli säästävänsä kustannuksia jättämällä BMS:n pois 48 voltin akkujen erästä. Kolme viikkoa myöhemmin? Jännitteen vaihtelu aiheutti katastrofaalisen epätasapainon, joka johti lämpötapahtumaan. Olimme onnekkaita - vain sulanut kotelo. Sisällä olisi voinut olla lapsia.
Ilman BMS:ää ajat autoa, jossa ei ole jarruja, polttoainemittaria eikä moottorin tarkastusvaloa. Jokin pettää. Kysymys on vain siitä, milloin - ja kuinka pahasti.
Mikä tarkalleen ottaen on akunhallintajärjestelmä (BMS)?
Mikä on BMS:n perusmääritelmä?
Akunhallintajärjestelmä on pohjimmiltaan elektroninen ohjausyksikkö, joka valvoo ja hallinnoi ladattavan akun suorituskykyä. Ajattele sitä valppaana portinvartijana: se seuraa kennojen jännitteitä, säätelee lataus-/purkaussyklejä ja tarkistaa lämpötiloja. Pidän sitä kuitenkin mieluummin akun immuunijärjestelmänä, joka havaitsee ongelmat ennen oireiden ilmaantumista, eristää uhat ja auttaa elimistöä toipumaan tappamatta itseään prosessin aikana.
Onko BMS-laite laitteisto, ohjelmistojärjestelmä vai molemmat?
Se on molempia - ja sillä on merkitystä. Laitteisto huolehtii tunnistuksesta ja suojauksesta (jännitehanat, termistorit, shunttivastukset), kun taas ohjelmisto tulkitsee kaikki nämä tiedot ja tekee päätöksiä. Halvat pakkaukset? Yleensä kiinteästi kytketty logiikka, jossa on peruskatkaisu. Premium-järjestelmät? Kyse on sulautetuista prosessoreista, joissa on CAN-väyläkommunikaatio ja laiteohjelmisto, joka kehittyy ilman yhteydenpitoa. Ennen pilkkasin ohjelmistokerrosta, kunnes näin laiteohjelmistopäivityksen korjaavan alhaisen lämpötilan latausongelman 500 yksikön aurinkokennossa Minnesotassa. Muutin mieleni.
Mitä eroa on BMS:llä ja tavallisella suojakortilla?
Suojalevyt (PCM tai PCB) ovat tyhmiä. Ei millään pahalla. Ne ovat katkaisijoita, joissa on peruskynnys. Mutta oikea BMS? Se oppii. Se kommunikoi. Se mukautuu. BMS saattaa katkaista latauksen historiallisten lämpötietojen perusteella tai tasapainottaa kennoja eri tavalla ikääntymisnopeuden mukaan. Suojapiiri vain katkaisee virran ja toivoo parasta.
Miksi BMS on välttämätön litiumioniakuille?
Miksi litiumakut tarvitsevat enemmän suojausta kuin lyijyakut?
Lyijyhappo on kuin isoisäsi Oldsmobile - hidas, raskas, mutta anteeksiantava. Litiumioni? Se on suorituskykyinen urheiluauto, joka hajoaa, jos käytät väärää öljyä. Nämä kemiat ovat haihtuvia, erityisesti ylijännitteellä tai syväpurkauksessa. Litium ei anna varoitusmerkkejä - se vain häviää.
Mitä riskejä BMS auttaa ehkäisemään - ylilataus, ylikuumeneminen, tulipalo?
Kaikki edellä mainitut. Ja myös alijännite, oikosulut, sisäisen vastuksen piikit, lämpökatkot ja jopa kennon epätasapaino, joka johtaa suurempiin vikoihin. Olen nähnyt BMS-järjestelmien käynnistävän pehmeän sammutuksen juuri ajoissa, jotta akku ei sulaisi kokonaan. Teollisuus ei myönnä tätä, mutta monet akkujen suunnittelussa käytettävät "vikasuojat" ovat oikeastaan laastareita, jotka perustuvat oletukseen, että BMS-järjestelmä havaitsee sen, mitä suunnittelijat eivät huomaa.
Voiko akku toimia ilman BMS:ää?
Teknisesti? Toki. Samoin ihminen ilman ihoa. Mutta käytännössä se on katastrofi. Ilman BMS:ää yksittäiset solut voivat erkaantua toisistaan jännitteessä, mikä voi aiheuttaa stressiä, turvotusta tai pahempaa. Olen nähnyt, kuinka DIY-yrittäjät yrittävät tätä säästääkseen rahaa - joka kerta se päättyy kyyneliin tai tulipaloon (joskus molempiin).
Mitkä ovat BMS:n ydintoiminnot?
Miten BMS valvoo kennon jännitettä ja virtaa?
Napauttamalla suoraan kutakin solua tai rinnakkaisryhmää. Jännitejakajat, ADC:t, virtasuntit - tämä on sähköistä putkityötä parhaimmillaan. Hyvät BMS-järjestelmät valvovat reaaliaikaisesti millivoltin tarkkuudella. Hyvät BMS-järjestelmät voivat ennakoida vikaantumisen ennen kuin se tapahtuu analysoimalla trendejä.
Mitä on solujen tasapainottaminen ja miksi sillä on merkitystä?
Tässä on likainen pieni salaisuus: yksikään solu ei ole samanlainen. Jopa samasta erästä peräisin olevat solut vanhenevat eri tavoin. Solujen tasapainottamisella varmistetaan, ettei yksikään solu jää jälkeen tai mene edelle. Passiivinen tasapainotus polttaa ylimääräisen energian lämpönä (tehotonta mutta yksinkertaista). Aktiivinen tasapainotus jakaa varauksen uudelleen kennojen välillä (tehokas, tyylikäs mutta monimutkainen). Suurissa akuissa - esimerkiksi yli 100 kWh:n akuissa - ero käyttöiän suhteen voi olla vuosia.
Miten BMS havaitsee lämpötilaongelmat ja reagoi niihin?
Termistorit ovat silmät, firmware on aivot. Jos kenno alkaa kuumentua latauksen aikana, BMS vähentää virtaa tai katkaisee sen kokonaan. Jotkin kehittyneet järjestelmät jopa esilämmittävät kennoja kylmässä ilmastossa litiumin pinnoittumisen välttämiseksi - koska kyllä, voit tappaa akun pelkästään lataamalla sitä pakkasen alapuolella.
Miten viestintä toimii - CAN, RS485 vai Bluetooth?
Useimmat teollisuuden BMS-järjestelmät käyttävät CAN-järjestelmää nopeaan ja luotettavaan tiedonsiirtoon invertterien tai latureiden kanssa. RS485 on vanhempi mutta edelleen yleinen. Bluetooth? Kätevä diagnostiikassa - erityisesti kuluttajatuotteissa. Olen kerran diagnosoinut vikaantuneen golfkärryn akun puhelimella Floridan rannalla, kiitos vakaan BMS-sovelluksen. Se on tulevaisuutta.
Miten BMS parantaa akun turvallisuutta ja pitkäikäisyyttä?
Voiko BMS pidentää akun käyttöikää?
Ehdottomasti. Pitämällä jännitteen, virran ja lämpötilan optimaalisilla alueilla BMS-järjestelmät vähentävät kulumista. Eräässä Saharan eteläpuolisessa Afrikassa toteuttamassamme hankkeessa akkujen käyttöikä pidentyi 30%:llä pelkästään BMS:n avulla tapahtuvan latauksen katkaisujen hienosäädön ansiosta. Syklin kesto ei ole vain kemiaa, vaan myös hallintaa.
Miten se vähentää lämpökarkuririskiä?
Reagoimalla ennen kuin lämpöpiikit muuttuvat hallitsemattomiksi. BMS katkaisee tulot, ohjaa kuormia uudelleen ja hälyttää. Joissakin EV-alustoissa BMS on jopa yhdistetty LVI-järjestelmiin tiettyjen vyöhykkeiden jäähdyttämiseksi. Olen nähnyt BMS-järjestelmien pelastavan ihmishenkiä. Piste.
Mikä rooli BMS:llä on ikääntyvien solujen havaitsemisessa?
Impedanssin seurannan, coulombilaskennan ja delta-V-analyysin avulla. Kun kenno alkaa hajota, sen jännitevaste muuttuu. Älykäs BMS-järjestelmä seuraa tätä ja merkitsee poikkeamat. Ennakoiva huolto alkaa tästä.
Mitkä ovat eri BMS-tyypit?
Mitä eroa on keskitetyllä, hajautetulla ja modulaarisella BMS-järjestelmällä?
Keskitetty: kaikki aistijohdot menevät yhteen aivoon. Halpa, yksinkertainen, haavoittuva. Hajautettu: jokaisella moduulilla on oma mini-BMS, joka keskustelee pääjärjestelmän kanssa. Skaalautuva ja turvallisempi. Modulaarinen: ajattele Lego-palikoita, joihin voit lisätä mitä tarvitset. Käytetään korkeajännitejärjestelmissä, joissa redundanssilla on merkitystä.
Olin ennen keskitetty tyyppi. Nytkö? Hajautettu tai ei. Liian monta yksittäisestä hallintapisteestä johtuvaa virhettä.
Mitä eroa on aktiivisen ja passiivisen tasapainottamisen välillä?
Passiivinen on yleinen - ylimääräinen energia poltetaan vain lämpönä. Sopii pienille pakkauksille. Aktiivinen siirtää energiaa solujen välillä. Se on kuin Robin Hood: otetaan rikkailta soluilta ja annetaan köyhille. Monimutkaisempi, tehokkaampi, parempi suurille varastointijärjestelmille.
Minkä tyyppinen BMS on paras asuntoautoihin, aurinkokennoihin tai teollisuuskäyttöön?
Matkailuautot: Bluetooth-yhteensopiva BMS, jossa on sisäänrakennettu lämpötilasuojaus. Aurinkoenergia: RS485/CAN), korkean syklin ohjaus. Teollisuus: Modulaariset tai hajautetut järjestelmät, joissa on redundanssia ja kirjaus. Älä pihistele. Yksi vika voi pysäyttää toiminnan.
Missä BMS:ää käytetään todellisissa sovelluksissa?
Miten BMS toimii kodin energiavarastojärjestelmissä?
Se on koko orkesterin kapellimestari. Se keskustelee invertterin kanssa, ohjaa latausta aurinkoenergialla ja estää yöllä tapahtuvan ylipurkauksen. Olen virittänyt BMS-järjestelmiä koteihin, jotka ovat olleet 6 vuotta ilman verkkoa ilman ongelmia. Se ei ole taikuutta - vain hyvä konfigurointi.
51.2v 200ah 10kwh power wall akku
Entä sähköautot tai golfkärryt?
Sähköautot? BMS:t ovat hirviöitä. Useita kerroksia, useita prosessoreita, nopeat CAN-verkot. Ne seuraavat kaikkea - vääntömomenttia, regeneraatiota ja jopa kuljettajan tottumuksia. Golfkärryt? Yksinkertaisempia, mutta sama periaate. Entä kun kärryihin jälkiasennetaan litiumia? Hyvin viritetty BMS on ainoa asia, joka estää iloisen ajelun ja kärähtäneen elektroniikan.
48v 100ah golfkärryn akku
12v 100ah lifepo4 akku
Miten BMS suojaa akkujärjestelmiä verkon ulkopuolisessa aurinkoenergiakäytössä?
Rajoittamalla latausta, kun paneelit ylikuormittuvat, säätämällä tehoa akkujen säästämiseksi yöllä ja ilmoittamalla vioista ennen kuin niistä tulee sähkökatkoksia. Työskentelin saarella sijaitsevassa mikroverkossa, jossa BMS oli ainoa järjestelmän ylläpitäjä - se piti valot päällä myrskyjen, sähkökatkosten ja kolmen invertterinvaihdon aikana.
Miten valitset oikean BMS-järjestelmän akkujärjestelmääsi?
Mitä sinun pitäisi tarkistaa, kun ostat akkua, jossa on sisäänrakennettu BMS?
Kysy: Mitä suojauksia on sisäänrakennettu? Onko siinä lämpötilan tunnistus? Onko se yhteydessä vaihtosuuntaajan kanssa? Älä luota teknisiin tietoihin, vaan avaa kotelo, jos voit. Olen löytänyt tyhjiä IC-tyynyjä, joissa tasapainotuspiiri oli... oletettu lähteä.
Miten sovitat BMS:n jännitteeseen, virtaan ja kennon kokoonpanoon?
Tunne pakkauksesi asettelu (sarja x rinnakkainen), huippuvirranotto ja latausjännitteen rajat. Valitse BMS, joka sopii tähän täsmälleen. Jos se on liian pieni, se sammuu kuormitettuna. Liian suuri, ja maksat ominaisuuksista, joita et koskaan käytä.
Onko räätälöityjä akkupaketteja varten olemassa BMS-vaihtoehtoja?
Ehdottomasti. Olen rakentanut räätälöityjä BMS-asetelmia lennokkeihin, veneisiin ja jopa robottikäden akkuihin. Markkinoilla on räjähdysmäisesti paljon konfiguroitavia BMS-moduuleja - Daly Smartin kaltaisista avoimen lähdekoodin alustoista pilvipohjaisilla kojelaudoilla varustettuihin omiin järjestelmiin.
Päätelmä
BMS ei ole valinnainen. Se on perustavanlaatuinen. Se ei ole vain laatikko akussa - se on tulevaisuuden sähköjärjestelmän käyttöjärjestelmä. Ja kuten mikä tahansa käyttöjärjestelmä, se voi antaa sinulle voimaa tai pettää sinut. Valitse viisaasti, määritä huolellisesti, äläkä pidä sitä itsestäänselvyytenä.
Koska litiumin maailmassa solut eivät päätä kohtaloasi. vaan järjestelmä, joka niitä hallinnoi.