Vad hanterar ett batterihanteringssystem (BMS)?

I nya energifordon, energilagringskraftverk och litiumbatteriutrustning är den säkra, effektiva och långlivade driften av litiumbatteripaket mycket beroende av ett BMS (Battery Management System). Många vet bara att batterier har ström och kan lagra energi, men de är omedvetna om att BMS är batteriets avgörande "hjärna". Den här artikeln, som kombinerar fem kärnfunktioner, bryter helt ner de viktigaste aspekterna av batterihantering som hanteras av BMS.

Hela BMS-chippet fungerar runt fem dimensioner och bildar en komplett sluten slinga för batterihantering: avkänning, skydd, balansering, termisk hantering och kommunikation.

1. Avkänning:Realtidsövervakning-, förstå batteriets fullständiga tillstånd

BMS är som batteriets "fem sinnen" och samlar kontinuerligt in tre kärndatapunkter 24/7: spänning, ström och temperatur. Genom total spänning, individuell cellspänning, total kretsström och insamling av fler-punkters temperaturdata, fångar den exakt-driftsförhållandena i realtid för varje cell, vilket ger databasen för alla funktioner.

2. Skydd:Fyr-vikt skydd för att skydda batterisäkerheten. Baserat på data som samlats in av sensorer, innehåller BMS en säkerhetsskyddsmekanism med fyra-lager för att eliminera riskerna för batteribrand, utbuktning och fel: överladdningsskydd, över-urladdningsskydd, överströmsskydd och över-temperaturskydd. När data når en farlig tröskel, bryts kretsen omedelbart och strömmen begränsas.

3. Balansering:Cellkoordination för synkroniserad laddning och urladdning. Litium-jonbatteripaket består av dussintals eller till och med hundratals celler kopplade i serie. Skillnader i cellkapacitet och spänning kan förekomma mellan fabrik och lång-användning, och den "svagaste länken"-effekten minskar paketets totala användbara kapacitet avsevärt. Balanseringsfunktionen förenar cellspänningen, eliminerar spänningsskillnader och förbättrar den totala batterikapaciteten och livslängden.

4. Värmehantering:Upprätthålla optimal batteridriftstemperatur. Litium-jonbatteriets prestanda är mycket temperatur-beroende: laddning med låg-temperatur leder lätt till litiumplätering och cellskador, medan hög-temperaturladdning och urladdning påskyndar nedbrytningen och utgör säkerhetsrisker. BMS, i kombination med värmehanteringssystemet, aktiverar värmeelement för att förvärma batteriet vid låga temperaturer och aktiverar fläktar och vätskekylningsrör för att avleda värme vid höga temperaturer, vilket låser batteriet inom dess optimala driftsområde.

5. Kommunikation:Kommunikation uppåt och nedåt, vilket underlättar informationsutbytet mellan fordonet och användaren.

BMS fungerar som batteriets externa "talesperson". Internt samlar den in data från varje cell via en daisy-kedjeanslutning. Externt interagerar den med fordonets VCU och laddningsstationer via CAN-bussen och synkroniserar samtidigt data till molnet och en mobilapp. Den kan mata ut effekt- och batterinivåsignaler till fordonet och visa återstående räckvidd och batteristatus för ägaren.

ACEY-BP24-300A400Abms testmaskinär en hög-precisionstestplattform utformad för omfattande funktionsverifiering av litiumbatteriskyddskort och batterihanteringssystem (BMS).

1. Omfattande samling av rå batteridata

BMS förlitar sig på fyra typer av datainsamlingshårdvara för att uppnå dataavkänning:

• Total spänningsmätning: Detekterar den totala spänningen för batteripaketet för att bestämma den totala energireserven;
• Individuell cellspänningsmätning: Samlar in spänningen för varje enskild cell för att exakt lokalisera felaktiga celler med onormal spänning;
• Totalströmmätning: Övervakar laddnings- och urladdningskretsens ström för att beräkna mängden laddning och urladdning;
• Fler-punktstemperaturmätning: Utplacerar temperatursonder på flera platser i batteripaketet för att övervaka celltemperaturökningen i realtid.

Efter att ha samlat in rådata, beräknar BMS automatiskt fyra kärntillståndsparametrar, och omvandlar rådata till effektiv information som användarna och fordonet kan förstå.

2. Fyr-skyddssköld

När onormala data detekteras aktiverar BMS omedelbart skiktskydd för att eliminera risken för termisk flykt vid källan:

• Överladdningsskydd: När cellspänningen når sin övre gräns under laddning (4,25V för konventionella litiumbatterier), kopplas laddningskretsen automatiskt från, vilket förhindrar ytterligare laddning och cellutbuktning och brand.
• Över-urladdningsskydd: När urladdningsspänningen sjunker till sin nedre gräns (2,8V för konventionella litiumbatterier), avbryts urladdningsutgången för att förhindra permanent skada på grund av djup cellutarmning.
• Överströmsskydd: När laddnings-/urladdningsströmmen överskrider säkerhetströskeln utlöses säkringen eller högspänningsomkopplaren för att kopplas från, vilket förhindrar att hög ström bryter ner cellen.
• Över-temperaturskydd: När batteritemperaturen överstiger säkerhetsgränsen (vanligtvis 55 grader) begränsas uteffekten eller till och med stängas av, vilket initierar kylning och värmeavledning.

Kort sagt: Sensing är BMS:s ögon, skydd är dess händer och fötter; endast genom att noggrant identifiera fara kan den snabbt vidta åtgärder för att skydda batterisäkerheten.

1. Cellbalansering: Övervinner fateffekten och maximerar batterikapaciteten
När flera celler är anslutna parallellt eller i serie uppstår en betydande spänningsskillnad: under laddning laddas cellen med högst spänning först, vilket tvingar systemet att sluta ladda, medan de återstående cellerna med lägre-spänning inte kan laddas helt; under urladdning urladdas cellen med den lägsta spänningen först, vilket tvingar systemet att stängas av, medan högspänningscellerna fortfarande behåller en stor mängd laddning. Detta är cylindereffekten, där den svagaste länkcellen bestämmer batteripaketets totala användbara kapacitet. BMS jämnar ut cellspänningsskillnaden genom två balanseringsmetoder:

Passiv balansering:Förlitar sig på resistorer för att avleda överflödig laddning från hög-högspänningsceller som värme. Denna metod har en enkel struktur och låg kostnad, men energi går till spillo. Det används mest i låg-energilagring och låg-utrustning.

Aktiv balansering:Använder kondensatorer och induktorer som energibärare för att överföra överskottsladdning från hög-celler till låg-spänningsceller. Den här metoden har inget energislöseri och hög balanseringseffektivitet och används i stor utsträckning i vanliga nya energifordon och avancerad energilagring.

Efter balansering är cellspänningarna konsekventa, vilket ökar batteripaketets användbara kapacitet och förlänger dess livslängd avsevärt.

2. Dubbelt-kommunikationsnätverk för datakompatibilitet

BMS-kommunikation består av två nätverk: internt och externt.

• Intern kommunikation (daisy-kedja): Cellinsamlingschips är anslutna i serie för att synkront samla in spännings- och temperaturdata från varje cell, som sedan aggregeras till huvudstyrenhetens MCU.
• Extern kommunikation (CAN-buss + moln): Interagerar med fordonsstyrenheten (VCU) och laddningshögar via CAN-linjer; samtidigt laddas data upp till molnplattformen och mobilappen, vilket gör att ägare kan kontrollera batterinivå, räckvidd, batteritillstånd och fellarm när som helst.

Litiumbatterier är extremt temperaturkänsliga-energilagringskomponenter: Låga omgivande temperaturer kan orsaka litiumavlagring inuti cellerna under laddning, vilket permanent skadar batterikapaciteten. kontinuerlig laddning och urladdning med hög-effekt vid höga temperaturer accelererar elektrolytsönderdelning, vilket lätt leder till termisk flykt. BMS (Battery Management System) fungerar tillsammans med hela värmehanteringssystemet för att uppnå dubbelriktad temperaturkontroll:

• Låg-temperaturförhållanden: Inbyggda- värmeelement aktiveras för att jämnt värma batteripaketet, vilket tillåter hög-laddning och urladdning först efter att ha nått en lämplig temperatur;
• Höga-temperaturförhållanden: Kylfläktar och vätskekylningsrör aktiveras för att ta bort värme från cellerna, vilket minskar den totala temperaturen på batteripaketet, samtidigt som uteffekten begränsas för att förhindra ytterligare överhettning. En stabil temperaturkontrollmiljö är avgörande för att förlänga batteriets livslängd och förhindra säkerhetsolyckor.

Om vi ​​jämför ett litiumbatteripaket med ett lager, och cellerna till hyllor som lagrar elektrisk energi, är BMS den allsidiga-chefen, som fungerar som butler, livvakt, läkare och koordinator:

Oavsett om det är nya energifordon för personbilar, elektriska trehjulingar, elcyklar, industriell och kommersiell energilagring eller bärbara litiumbatterienheter, är ett väl-designat och fullt fungerande BMS en central förutsättning för säker och stabil drift av litiumbatterisystem och en oumbärlig kärnkomponent i litiumbatteriets forskning, utveckling, produktion och återvinningsindustrin.

Vi tillhandahåller litiumbatteri BMS och BMS testutrustning. Kontakta oss gärna om du har några frågor.

Acey New Energy är specialiserat på forskning och tillverkning av hög-utrustning för litium-jonbatterier. Vi kan tillhandahålla en enda-lösning för monteringslinje för litiumbatteripaket, om du är ny inom litiumjonbatteriindustrin och vill bygga din egen produktionslinje för litiumjonbatterier eller monteringslinje för litiumjonbatteripaket, kan vi ge dig professionell teknisk support och vägledning, kontakta oss gärna!

Kontakta nu