Een batterijbeheersysteem is een elektronisch systeem dat een oplaadbare batterij beheert.
Een batterijbeheersysteem is het brein van een batterijpakket
Een batterijpakket met ingebouwd batterijbeheersysteem is een slim batterijpakket. Een slimme batterijlader die kan worden aangesloten op het BMS van de slimme batterij via CAN-bus of andere communicatieprotocollen, laadt de batterij op. Het is noodzakelijk om een slimme batterijlader te gebruiken om een slimme batterij op te laden.
Li-ionbatterij, een van de gewone batterijen die worden gebruikt in een elektrisch voertuig zijn kostbaar en vatbaar voor schade. De levensduur van de batterij is belangrijk!!
De kans op thermische runaway van Li-Ion-batterijen is veel groter en elke cel moet afzonderlijk worden gecontroleerd om de schade te voorkomen.
De mobiele toepassingen zouden alleen efficiënt zijn (de batterij gaat lang mee) als de batterij op maximale efficiëntie werkt. Met de juiste thermische en kracht management moet een batterij optimaal worden bediend om er het maximale uit te halen.
De primaire functie van een BMS is om de batterij te beschermen tegen schade in een breed scala van bedrijfsomstandigheden.
De werking van een batterij buiten het veilige werkgebied wordt voorkomen
Andere functies van BMS zijn
Een batterijbeheersysteem heeft wel de volgende functies.
Het bewaakt spanning, stroom, temperatuur, laadstatus (SOC), gezondheidstoestand (SOH), ontladingsdiepte (DOD), vermogenstatus (SOP) en koelvloeistofstroom.
Met behulp van de bovenstaande parameters berekent een BMS enkele waarden die nuttig zijn en helpen om de batterij te beschermen.
Hier volgen er een paar.
Maximale laadstroom, Maximale ontlaadstroom, Energie geleverd sinds de laatste keer opladen, Interne impedantie van een cel, Lading opgeslagen in de batterij, Totale geleverde energie sinds het eerste gebruik, Totale bedrijfstijd sinds het eerste gebruik, Totaal aantal cycli.
Een batterijbeheersysteem communiceert met de low-level hardware via sensoren en met mens-machine-interfaces (HMI) via CAN-bus. Instrumentenpaneel in een elektrisch voertuig (elk voertuig) geeft de gebruikersinformatie van het batterijbeheersysteem aan.
De belangrijkste functie van BMS staan hieronder vermeld
Een BMS fungeert als een tussenapparaat die de belasting van de batterij verbindt om overmatige belastingveranderingen te voorkomen om de batterij te beschermen.
Celbalancering om de prestaties van de batterij te verbeteren is een andere functie van BMS. Alle cellen in een batterij worden in een gelijke laadtoestand gehouden, waardoor overtollige lading in sommige cellen wordt afgevoerd, het opladen naar de cellen wordt geregeld en sommige hulzen worden uitgeschakeld.
Een batterijbeheersysteem is een elektronisch regelcircuit dat de batterij bewaakt. Er zijn veel BMS IC's op de markt. bijv. Texas Instruments heeft de BMS IC TPS65011
Wat zijn de componenten van een batterijbeheersysteem?
De totale stroom en stromen in afzonderlijke cellen van de batterij worden gemeten om de totale energie te berekenen die is opgeslagen en gebruikt van de batterij.
Het huidige verbruik na verloop van tijd zou ervoor zorgen dat de energie in de batterij blijft zitten.
Celspanning en batterijspanningsbewaking zijn de functies van een batterijbeheersysteem in een elektrisch voertuig. Spanningssensoren aangesloten op de accumonitor open circuit voltage en het potentieel verschil wanneer de batterij is geladen.
De gezondheid van de batterij is sterk afhankelijk van de celspanning. Het spanningsbereik waarin de batterij mag worden opgeladen en ontladen, moet strikt worden gevolgd voor de beste prestaties van de batterij. Een lithium-ionbatterij met een nominale spanning van 3,6 V heeft bijvoorbeeld een maximale en minimale spanning van respectievelijk 2,8 V en 4,2 V [Referentie].
Een methode die wordt gebruikt om te controleren of de batterij volledig is opgeladen en de nullastspanning meet. Zo kan het opladen van de batterij worden geregeld.
Elke cel die in een batterij van een elektrische auto is verpakt, wordt afzonderlijk bewaakt met behulp van een batterijbeheersysteem. De statische schakelaar, zoals FET en de controller, verbindt, indien nodig, cellen met het laad- en laadcircuit.
Een Li-ion-accu, de gebruikelijke accutechnologie in een modern elektrisch voertuig, is temperatuurgevoelig. Een kortsluiting resulteert in opeenvolgende warmteontwikkeling en thermische runaway van de batterij.
Thermisch beheer is zeer belangrijk in een batterij. Temperatuur heeft ook invloed op de efficiëntie van de batterij.
Actieve koeling kan worden geactiveerd door de temperatuur van cellen in een batterijpakket te meten om ze tegen brand te beschermen.
Twee belangrijke parameters van de batterij zijn de Oplaadstatus en de State of Health . SOC geeft het laadniveau in een batterij aan (%).
Er zijn twee soorten SOC's
Over het algemeen verwijst SOC naar RSOC.
De gezondheidstoestand geeft het vermogen van een batterij aan om te presteren alsof deze nieuw is. De verhouding van de huidige energiecapaciteit tot de capaciteit van de batterij toen deze nieuw was, wordt gedefinieerd als SOH.
Computation of State of Charge (SOC) gebruikt verschillende algoritmen zoals
De schatting van de gezondheidstoestand omvat het aantal berekeningen van de laad-ontlaadcyclus.
De gebruikersinterface geeft de status van de batterij en andere relevante gegevens aan de gebruiker weer. Alle invoer van de gebruiker wordt indien nodig ook vanuit de gebruikersinterface naar de regeleenheid voor batterijbeheer gestuurd.
Een batterijmodel is nodig om de werking van een batterijbeheersysteem te controleren. Het model ontwikkeld met behulp van wiskundige vergelijkingen kan worden gebruikt voor het analyseren van een BMS.
U kunt lezen:Hoe een batterijmodel ontwikkelen voor simulatie van elektrische voertuigen?
Voor een tijdstempel van de gemeten gegevens, schatting van de levensduur, energieschatting, enz. is een tijdsignaal nodig. Een realtime klok in BMS helpt hierbij.
De verzamelde en verwerkte gegevens worden opgeslagen voor verdere analyse. Voor schatting van de levensduur, schatting van de gezondheidstoestand, enz. zijn de initiële gegevens vereist die in het geheugen zijn opgeslagen.
De gewenste eigenschappen van een batterijbeheersysteem staan hieronder vermeld
Een batterijbeheersysteem voor een elektrisch en hybride elektrisch voertuig is noodzakelijk om de hoogspanningsaccu te beschermen en te beheren. Li-ionbatterijen die in elektrische voertuigen worden gebruikt, kunnen gemakkelijk beschadigd raken als ze niet goed worden onderhouden.
Ongecontroleerd opladen, ontladen, hoge temperaturen, enz. beschadigen de cellen. Een batterijbeheersysteem helpt de batterij te beschermen tegen deze schade.
