Uvod
Zakaj je sistem BMS pogost izraz v specifikacijah litijevih baterij?
Na specifikacijskih listih boste kot častni znak videli napis "Vključeno z BMS". In to z razlogom - če je litijeva baterija srce vašega sistema, je BMS njegovo možgansko deblo. Ne le, da pasivno sedi tam, ampak narekuje preživetje. Odkrito povedano, o litijevih baterijah je postalo nemogoče govoriti, ne da bi priznali vlogo sistema za upravljanje baterije. Vsak proizvajalec originalne opreme ga zdaj doda na embalažo - včasih kot marketinško puhlico, včasih kot resnično obljubo varnosti.
Zakaj vse več ljudi išče varnostne in nadzorne sisteme za baterije?
Ker smo se že opekli. Dobesedno. Ljudje niso več naivni, od požarov Teslinih modelov S v začetku leta 2010 do taljenja baterij e-koles v visokih zgradbah. Želijo imeti zagotovilo, da se to, kar imajo v garaži - ali še huje, pod posteljo -, ne bo spremenilo v kemijski eksperiment pri tisoč stopinjah. Potrošniki so postali bolj preudarni in zdaj vsi, od tistih, ki si sami naredijo sončno energijo, do upravljavcev voznih parkov, preučujejo, kaj varuje njihove naložbe. Sistem BMS ni le modna reč - je požarni zid med inovacijami in katastrofo.
Kaj bi lahko šlo narobe brez sistema BMS?
Naj vam povem zgodbo. 2017, obrobje Johannesburga. Za podeželske šole smo uporabljali kombinacijo solarnega inverterja in litija. Eden od monterjev je menil, da bo prihranil stroške, če bo preskočil sistem BMS na seriji 48-voltnih paketov. Tri tedne pozneje? Napetostno odstopanje je povzročilo katastrofalno neravnovesje, kar je povzročilo toplotni dogodek. Imeli smo srečo - le staljeno ohišje. V notranjosti bi lahko bili otroci.
Brez sistema BMS vozite avtomobil brez zavor, brez merilnika goriva in brez kontrolne luči motorja. Nekaj bo odpovedalo. Vprašanje je le, kdaj in kako močno.
Kaj točno je sistem za upravljanje baterij (BMS)?
Kakšna je osnovna opredelitev sistema BMS?
Sistem za upravljanje baterije je v osnovi elektronska krmilna enota, ki spremlja in upravlja delovanje akumulatorske baterije. Predstavlja si ga kot budnega čuvaja: spremlja napetosti celic, uravnava cikle polnjenja in praznjenja ter preverja temperaturo. Vendar si ga raje predstavljam kot imunski sistem akumulatorja - odkriva težave, preden se pojavijo simptomi, izolira nevarnosti in pomaga telesu, da si opomore, ne da bi se pri tem uničilo.
Ali je BMS strojna naprava, sistem programske opreme ali oboje?
To je oboje in je pomembno. Strojna oprema skrbi za zaznavanje in zaščito (napetostne pipe, termistorji, bočni upori), medtem ko programska oprema interpretira vse podatke za sprejemanje odločitev. Poceni paketi? Običajno ožičena logika z osnovnim izklopom. Vrhunski sistemi? Govorite o vgrajenih procesorjih s komunikacijskim vodilom CAN in vdelano programsko opremo, ki se razvija po zraku. Včasih sem se posmehoval programski opremi, dokler nisem videl, kako je posodobitev strojne programske opreme odpravila težavo s polnjenjem pri nizki temperaturi pri 500 enotah sončne energije v Minnesoti. Spremenil sem mnenje.
Kakšna je razlika med sistemom BMS in običajno zaščitno ploščo?
Zaščitne plošče (PCM ali PCB) so neumne. Brez žalitve. To so odklopniki z osnovnim pragom. Ampak pravi BMS? Ta se uči. Komunicira. Prilagaja se. Sistem BMS lahko izklopi polnjenje na podlagi preteklih podatkov o vročini ali uravnovesi celice drugače glede na stopnjo staranja. Zaščitna plošča samo prekine napajanje in upa na najboljše.
Zakaj je sistem BMS bistven za litij-ionske baterije?
Zakaj litijske baterije potrebujejo večjo zaščito kot svinčeve baterije?
Svinčeva kislina je kot dedkov oldsmobile - počasna, težka, vendar prizanesljiva. Litij-ionski? To je zmogljiv športni avtomobil, ki se pokvari, če uporabite napačno olje. Te kemijske tehnologije so nestabilne, zlasti pri prenapetosti ali globokem praznjenju. Litij ne daje opozorilnih znakov - preprosto odide.
Katera tveganja pomaga preprečevati sistem BMS - prekomerno polnjenje, pregrevanje, požar?
Vse našteto. Pa tudi prenizka napetost, kratki stiki, skoki notranjega upora, toplotni pobegi in celo neravnovesje celic, ki se kaskadno prenaša v večje okvare. Videl sem, da so sistemi BMS sprožili mehke izklope ravno pravočasno, da so preprečili popolno taljenje baterije. Industrija tega ne želi priznati, vendar je veliko "varoval pred okvarami" pri zasnovi baterij v resnici obliž, ki temelji na predpostavki, da bo sistem BMS ujel tisto, kar inženirjem uide.
Ali lahko baterija deluje brez sistema BMS?
Tehnično? Seveda. Tako kot človek brez kože. Toda v praksi si lahko privoščite katastrofo. Brez sistema BMS se lahko posamezne celice razmaknejo v napetosti, kar povzroči stres, otekanje ali še kaj hujšega. Videl sem že, da so to poskušali narediti domači mojstri, da bi prihranili denar - vsakič se je končalo s solzami ali požarom (včasih oboje).
Katere so glavne funkcije sistema BMS?
Kako sistem BMS spremlja napetost in tok celic?
Z neposrednim posegom v vsako celico ali vzporedno skupino. Napetostni delilniki, ADC-ji, tokovni odvodniki - to je najboljša elektroinštalacija. Dobri sistemi BMS spremljajo v realnem času z milivoltno natančnostjo. Odlični sistemi BMS lahko z analizo trendov napovejo okvaro, še preden se zgodi.
Kaj je uravnoteženje celic in zakaj je pomembno?
Mala umazana skrivnost: dve celici nista enaki. Celo iz iste serije se različno starajo. Uravnoteženje celic zagotavlja, da nobena celica ne zaostaja ali prehiteva. Pri pasivnem uravnoteženju se odvečna energija izgoreva kot toplota (neučinkovito, a preprosto). Aktivno uravnoteženje prerazporeja naboj med celicami (učinkovito, elegantno, vendar zapleteno). Pri velikih paketih - recimo 100 kWh+ - je lahko razlika v življenjski dobi več let.
Kako sistem BMS zazna in se odzove na težave s temperaturo?
Termistorji so oči, strojna programska oprema pa možgani. Če se celica med polnjenjem začne segrevati, sistem BMS zmanjša ali popolnoma prekine tok. Nekateri napredni sistemi v hladnem podnebju celice celo segrevajo, da bi preprečili litijevo oblogo - saj lahko baterijo uničite že s tem, da jo polnite pod lediščem.
Kako deluje komunikacija - CAN, RS485 ali Bluetooth?
Večina industrijskih sistemov BMS uporablja CAN za hitro in zanesljivo komunikacijo z inverterji ali polnilniki. RS485 je starejši, vendar še vedno pogost. Bluetooth? Priročen za diagnostiko - zlasti v potrošniških izdelkih. Nekoč sem na floridski plaži s telefonom diagnosticiral nedelujočo baterijo vozička za golf, zahvaljujoč dobri aplikaciji BMS. To je prihodnost.
Kako sistem BMS izboljša varnost in življenjsko dobo baterije?
Ali lahko sistem BMS podaljša življenjsko dobo baterije?
Absolutno. Sistemi BMS z vzdrževanjem napetosti, toka in temperature v optimalnih območjih zmanjšujejo obrabo. Pri enem od projektov, ki smo ga izvajali v podsaharski Afriki, je bila življenjska doba baterije 30% daljša samo z natančnim prilagajanjem prekinitev polnjenja prek sistema BMS. Življenjska doba ni le kemija, temveč tudi upravljanje.
Kako zmanjšuje tveganje toplotnega bega?
Z odzivom, preden vročinski skoki postanejo neobvladljivi. BMS prekine vhode, preusmeri obremenitve in označi alarme. Pri nekaterih platformah za električna vozila je sistem BMS celo povezan s sistemi HVAC za hlajenje določenih območij. Videl sem, da sistemi BMS rešujejo življenja. Obdobje.
Kakšno vlogo ima sistem BMS pri odkrivanju staranja celic?
S sledenjem impedanci, coulombovim štetjem in delta-V analizo. Ko celica začne propadati, se njen napetostni odziv spremeni. Pametni sistem BMS to spremlja in opozarja na nepravilnosti. Prediktivno vzdrževanje se začne tukaj.
Katere so različne vrste sistemov BMS?
Kakšna je razlika med centraliziranim, porazdeljenim in modularnim sistemom BMS?
Centralizirano: vse čutne žice vodijo v ene možgane. Poceni, preprosto, ranljivo. Porazdeljeni: vsak modul ima svoj mini BMS, ki se pogovarja z glavnim modulom. Skalabilen in varnejši. Modularni: predstavljajte si kocke Lego - vstavite, kar potrebujete. Uporablja se v visokonapetostnih sistemih, kjer je pomembna redundanca.
Včasih sem bil centraliziran uporabnik. Zdaj? Distribuirano ali propad. Preveč napak zaradi ene same nadzorne točke.
Kakšna je razlika med aktivnim in pasivnim uravnoteženjem?
Pasivni način je običajen - odvečno energijo preprosto sežge kot toploto. Primerno za majhne pakete. Aktivno prenaša energijo med celicami. To je kot Robin Hood: jemlje bogatim celicam in daje revnim. Bolj zapleteno, učinkovitejše, boljše za velike sisteme shranjevanja.
Katera vrsta sistema BMS je najboljša za avtodome, solarne sisteme ali industrijsko uporabo?
avtodomi: Izberite sistem BMS s podporo Bluetooth in vgrajeno zaščito pred temperaturo. Sončna energija: Prednost dajte komunikaciji (RS485/CAN), visokemu cikličnemu nadzoru. Industrijski: Modularni ali porazdeljeni sistemi z redundanco in beleženjem. Ne varčujte. Ena napaka lahko ustavi delovanje.
Kje se sistem BMS uporablja v resničnih aplikacijah?
Kako deluje sistem BMS v domačih sistemih za shranjevanje energije?
Je dirigent celotnega orkestra. Pogovarja se z inverterjem, nadzoruje polnjenje iz sončne energije in preprečuje prekomerno praznjenje ponoči. Sistem BMS sem nastavil v hišah, ki so bile 6 let brez omrežja in niso imele nobenih težav. Ne gre za čarovnijo - samo za dobro konfiguracijo.
51,2V 200ah 10kwh baterija za stensko napajanje
Kaj pa električna vozila ali vozički za golf?
Električna vozila? BMS so pošasti. Več plasti, več procesorjev, hitra omrežja CAN. Sledijo vsemu - navoru, regeneraciji, celo voznikovim navadam. Vozički za golf? Enostavnejši, a enako načelo. In ko bodo ti vozički naknadno opremljeni z litijem? Dobro nastavljen sistem BMS je edina stvar med veselo vožnjo in ocvrto elektroniko.
48v 100ah baterija za golfski voziček
12v 100ah lifepo4 baterija
Kako sistem BMS ščiti akumulatorske sisteme v sončnih elektrarnah brez omrežja?
Z omejevanjem polnjenja, ko paneli presežejo temperaturo, zmanjševanjem izhodne moči, da se ohranijo baterije ponoči, in opozarjanjem na okvare, preden se spremenijo v izpad električne energije. Delal sem na otoškem mikromrežju, kjer je bil BMS edini skrbnik sistema - ohranil je luči v nevihtah, izpadih in treh zamenjavah inverterjev.
Kako izbrati pravi sistem BMS za vaš baterijski sistem?
Kaj morate preveriti pri nakupu baterije z vgrajenim sistemom BMS?
Vprašajte: Katere zaščite so vgrajene? Ali je vgrajeno zaznavanje temperature? Ali komunicira z inverterjem? Ne zaupajte specifikacijam - če lahko, odprite ohišje. Našel sem že prazne ploščice IC, na katerih je bil balansirni čip. domnevno za odhod.
Kako uskladite BMS z napetostjo, tokom in konfiguracijo celic?
Poznajte razporeditev paketa (serijsko ali vzporedno), največjo porabo toka in omejitve polnilne napetosti. Izberite sistem BMS, ki ustreza temu. točno. Če je premajhen, se bo pod obremenitvijo izklopil. Če je prevelik, boste plačevali za funkcije, ki jih ne boste nikoli uporabili.
Ali obstajajo možnosti BMS za pakete baterij po meri?
Absolutno. Izdelal sem že nastavitve BMS po meri za brezpilotna letala, čolne in celo baterije za robotske roke. Trg je poln nastavljivih modulov BMS - od odprtokodnih platform, kot je Daly Smart, do lastniških sistemov z nadzornimi ploščami v oblaku.
Zaključek
Sistem BMS ni neobvezen. Je temeljna. To ni le škatla v akumulatorju - je operacijski sistem vaše energetske prihodnosti. In kot vsak operacijski sistem vam lahko da moč ali vas izda. Izberite pametno, skrbno konfigurirajte in ga ne jemljite za samoumevnega.
Ker v svetu litija o vaši usodi ne odločajo celice. temveč sistem, ki jih upravlja.