LiFePO4‎ > ‎

BMS

Система управления батареей

(Battery Management Systems, BMS)

Под термином BMS скрывается много значений и разные люди трактуют его по-разному. Для некоторых это просто слежение за состоянием батареи: параметрами заряда и разряда, напряжением и током, а также температурой батареи. Обычно цепи мониторинга должны сигнализировать или отключать батарею от нагрузки или зарядного устройства при выходе хотя бы одного параметра за допустимый диапазон.

Для разработчика, проектирующего систему питания, аккумуляторные батареи которой являются источником для выполнения устройством возложенных на него задач (будь то электромотор легкого транспортного средства LEV или телекоммуникационное оборудование), BMS означает систему управления батареей. Такая система должна не только следить за параметрами и защищать аккумуляторную батарею, но и поддерживать её в состоянии готовности отдать требуемое количество энергии, а также выполнять меры по увеличению срока её жизни. Эти задачи подразумевают под собой многие и многие аспекты, начиная с управления режимами заряда и заканчивая запланированным обслуживанием. А для разработчика электрического транспорта BMS – это часть более сложной системы, называемой системой управления электроэнергией (Energy management system), которая в свою очередь должна взаимодействовать с другими системами: управления двигателем, тормозными системами, устройствами связи.

Проектирование BMS.

Для контроля производительности и безопасности аккумуляторной батареи необходимо понимать, что требуется контролировать и зачем это требует контроля. А это требует понимания основ химических процессов, происходящих в аккумуляторных ячейках, эксплуатационных характеристик и состояния отказа батарей, особенно, литиевых. Аккумуляторную батарею нельзя воспринимать как «черный ящик».

Из чего состоит BMS.

Существует три основные задачи, выполняемые BMS:

  • Защитить ячейки и батарею от повреждения;
  • Увеличить срок эксплуатации батареи;
  • Обслуживать батарею таким образом, чтобы она могла полностью обеспечивать выполнение возложенных на устройство задач.

Для достижения этих целей BMS может объединять в себе следующие функции:

  • Защита ячеек. Защита батареи от условий, не совместимых с её работой, это основная функция всех BMSBMS должны предоставлять защиту всех ячеек батареи от почти любой случайной ситуации. Эксплуатация батареи вне диапазона её эксплуатационных характеристик неизбежно приведёт к выводу её из строя.
  • Контроль заряда. Это жизненно важная функция BMS. Заряд батареи, осуществляемый не в соответствии с правилами заряда аккумулятора, это наиболее распространённая причина выхода батареи из строя.
  • Балансировка ячеек. В многоячеечной батарее отличия в характеристиках ячеек увеличиваются пропорционально количеству циклов заряда/разряда. Наиболее слабые ячейки во время цикла заряда перезаряжаются, что приводит к их ускоренной деградации и в последствие поломке батареи. Балансировка ячеек – это способ, позволяющий распределять заряд равномерно между всеми ячейками вне зависимости от разброса их параметров, который продлевает срок службы аккумуляторной батареи.
  • Определение состояния заряда (State of charge). В различных случаях требуется знать состояние заряда батареи или отдельной ячейки в цепи батареи. Эта информация используется для отображения остаточной ёмкости батареи, а также в контрольной цепи зарядного устройства для обеспечения оптимального режима заряда батареи.
  • Определение состояния исправности (State of Health). Этот параметр является показателем готовности батареи к нагрузке. Отказоустойчивость батареи находится в прямой зависимости от этого показателя. Служит для информирования пользователя о необходимости проведения обслуживания батареи и для предотвращения внезапного прекращения работы батареи.
  • Ведение журнала работы батареи. Хранение в памяти таких показателей как количество циклов заряда, максимальное и минимальное напряжение батареи и ячеек, максимальное и минимальное значение тока заряда и разряда. Доступ к этим показателям даёт возможность более точно определить состояние исправности батареи.
  • Взаимодействие с зарядным устройством или тестовым оборудованием. Интерфейс взаимодействия необходим для чтения технических данных о состоянии батареи, изменения параметров или для диагностического и тестового оборудования.
Comments