Cos'è un sistema di gestione della batteria (BMS)?

Sep. 28, 2020

BMS significa cose diverse per persone diverse. Per alcuni è semplicemente il monitoraggio della batteria, tenendo sotto controllo i parametri operativi chiave durante la carica e la scarica come tensioni e correnti e la temperatura interna e ambiente della batteria. I circuiti di monitoraggio normalmente fornirebbero ingressi ai dispositivi di protezione che genererebbero allarmi o scollegherebbero la batteria dal carico o dal caricatore qualora uno qualsiasi dei parametri diventasse fuori limite.

Per l'ingegnere elettrico o impiantista responsabile dell'alimentazione in standby, la cui batteria è l'ultima linea di difesa contro un blackout o un'interruzione della rete di telecomunicazioni, BMS significa Battery Management Systems. Tali sistemi comprendono non solo il monitoraggio e la protezione della batteria, ma anche metodi per mantenerla pronta a fornire piena potenza quando richiesto e metodi per prolungarne la durata. Ciò include tutto, dal controllo del regime di ricarica alla manutenzione programmata.

Per l'ingegnere automobilistico il sistema di gestione della batteria è un componente di un sistema di gestione dell'energia ad azione rapida molto più complesso e deve interfacciarsi con altri sistemi di bordo come la gestione del motore, i controlli del clima, le comunicazioni e i sistemi di sicurezza.

Esistono quindi molte varietà di BMS.

What is a Battery Management System (BMS)


Come funziona il BMS

L'Orion Battery Management System (BMS) svolge tre funzioni principali:

1. Protegge il pacco batteria dal sovraccarico (tensioni delle celle troppo alte) o eccessivamente scaricato (tensioni delle celle troppo basse) prolungando così la durata del pacco batteria. Lo fa monitorando costantemente ogni cella del pacco batteria e calcolando esattamente quanta corrente può entrare (sorgente, carica) ed uscire (carico, scarico) in sicurezza dal pacco batteria senza danneggiarlo. Questi limiti di corrente calcolati vengono quindi inviati alla sorgente (tipicamente un caricabatteria) e al carico (controllore motore, inverter di potenza, ecc.), Responsabili del rispetto di questi limiti.

2. Calcola lo stato di carica (la quantità di energia rimanente nella batteria) rilevando quanta energia entra e esce dal pacco batteria e monitorando le tensioni delle celle. Questo valore può essere considerato come un indicatore del carburante che indica la quantità di carica della batteria rimasta nel pacco.

3. Controlla la salute e la sicurezza del pacco batteria controllando costantemente cortocircuiti, collegamenti allentati, guasti nell'isolamento dei cavi e celle della batteria deboli o difettose che devono essere sostituite.

Ci sono anche funzioni secondarie che il BMS esegue:

1. Bilancia tutte le celle del pacco batteria scaricando in modo intelligente l'energia in eccesso dalle celle che sono caricate più di altre. Ciò fornisce la quantità massima di energia utilizzabile (capacità) dal pacco batteria poiché il pacco è forte solo quanto la cella più debole.

2. Monitora la temperatura del pacco batteria e controlla una ventola della batteria per regolare la temperatura del pacco. Inoltre, monitora costantemente l'uscita della ventola per assicurarsi che funzioni correttamente.

3. Fornisce informazioni e valori in tempo reale ad altri dispositivi come controllori motore, caricabatterie, display e registratori di dati utilizzando diversi metodi (CANBUS, uscite analogiche e uscite digitali).

4. Memorizza i codici di errore e le informazioni diagnostiche complete per aiutare a risolvere i problemi con la batteria in caso di problemi.

Il BMS fa parte di un sistema di sicurezza multilivello con i seguenti obiettivi e salvaguardie

Chimica cellulare a sicurezza intrinseca

Audit di progettazione tecnica della cella

Fornitore di celle e audit di produzione

Competenza tecnica del personale

Controlli di processo (installati e funzionanti)

Dispositivi di sicurezza a livello di cella (interni)

Dispositivo di interruzione del circuito (CID) Interrompe il circuito se vengono superati i limiti di pressione interna

Spegnere il separatore

Sfiato a pressione

Dispositivi a circuito esterno

Resistori PTC (solo applicazioni a bassa potenza)

Fusibili

Isolamento di celle e batterie. Separazione elettrica e meccanica (contattori e separazione fisica) per impedire la propagazione degli eventi

Software BMS

Monitoraggio di tutti gli indicatori chiave abbinati alle azioni di controllo. (Raffreddamento, disconnessione dell'alimentazione, gestione del carico)

Controllare le azioni o spegnere in caso di condizione di fuori limite

Hardware BMS: backup a prova di errore

Disattivazione hardware in caso di guasto del software. Impostare limiti leggermente più alti

Spegnimento della batteria in caso di guasto dell'alimentatore BMS a bassa tensione

Contenimento

Contenitore esterno robusto con ventilazione controllata

Barriere fisiche tra le cellule

Conclusioni

Il BMS è necessario per misurare lo stato di carica e le condizioni della batteria al litio a causa delle loro caratteristiche di carica / scarica e considerazioni di sicurezza. Svolge diverse funzioni chiave per garantire che la capacità del pacco possa essere massimizzata come il bilanciamento delle celle e il controllo dei caricabatterie. Alcune aziende produttrici di batterie potrebbero pensare che non sia necessario costruire un BMS all'interno, ma in realtà, è una parte fondamentale del pacco batteria. Il sistema di gestione BMS della batteria agli ioni di litio è una potente garanzia per l'uso sicuro della batteria, in modo che la batteria sia sempre in un processo di carica e scarica sicuro e controllabile, che migliora notevolmente la durata del ciclo della batteria durante l'uso effettivo.


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