Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2024-03-09 origine:Propulsé
Souvent appelé « nounou de la batterie » ou « femme de ménage », le système de gestion de la batterie (BMS) est une technologie conçue spécifiquement pour garder un œil sur l'état de la batterie.Il est principalement utilisé pour la gestion et la maintenance intelligentes de chaque unité de batterie, empêchant la charge et la décharge, prolongeant la durée de vie de la batterie et surveillant son état.
Les principaux composants du système de gestion de batterie BMS comprennent des lignes de communication, des actionneurs, des contrôleurs et une variété de capteurs.Pour garantir que les voitures à énergie nouvelle peuvent se conformer à toutes les réglementations et normes applicables tout en conduisant en toute sécurité, le système de gestion de batterie BMS doit surveiller le bloc de batterie et effectuer les tâches suivantes.
Le BMS est nécessaire non seulement pour batteries à lithium mais aussi pour l'avenir batteries à semi-conducteurs et batteries sodium-ion.
Reconnaître les paramètres de la batterie
Gardez un œil sur les données de fonctionnement de la batterie, notamment l'état des cellules, les informations d'équilibre pour chaque cellule, le courant, la tension, la température et le débit du liquide de refroidissement (pour les batteries refroidies par liquide).Sont inclus la tension totale, le courant total, la détection de température (il est préférable d'avoir des capteurs de température sur chaque chaîne de batterie et au niveau des principaux joints de câbles pour éviter la surcharge, la décharge excessive et même le phénomène de pôle inverse), la détection de fumée (qui surveille les fuites d'électrolyte, etc.), et détection d’isolement.
Estimation de l'état de la batterie
Calculez l'état de fonctionnement de la batterie, la tension maximale et minimale, le nombre de cycles, la profondeur de décharge (DOD), l'état de sécurité (SOS), l'état de santé (SoH), le courant de charge maximal (CCL), la limite de courant de décharge (DCL), interne résistance de la batterie, durée de fonctionnement totale, coût de l'électricité [Ah], livraison ou stockage, détection de la température et si la batterie est refroidie par liquide ou par air.
Comprenant la localisation des défauts, la sortie d'informations sur les défauts, l'évaluation du type de défaut et la détection des défauts.L'alerte précoce et la méthodologie de diagnostic sont appelées détection de défauts.La défaillance d'un bloc de batterie peut être causée par un capteur, un actionneur (tel qu'un contacteur, un ventilateur, une pompe, un chauffage, etc.), un circuit de batterie haute tension, un sous-système de gestion thermique, un réseau, divers matériels de contrôleur. et problèmes de logiciels, etc.
La surtension (surcharge), la sous-tension (surdécharge), la surintensité, la température très élevée, le défaut de court-circuit interne, le joint desserré, la fuite d'électrolyte de la batterie, la réduction de l'isolation et d'autres problèmes sont tous considérés comme des défauts de la batterie elle-même. .
Contrôle de sécurité et alarme pour batteries
Y compris le contrôle de sécurité électrique haute tension et la gestion du système thermique.Afin d'éviter des températures élevées ou basses, une surcharge, une décharge excessive, une surintensité, une fuite et d'autres dommages à la batterie et aux personnes, le système de gestion de batterie BMS diagnostiquera le problème, informera le contrôleur du véhicule via le réseau et demandera au contrôleur du véhicule de être traitées efficacement.Après un certain seuil, le système de gestion de batterie BMS a la capacité de couper l'alimentation du circuit principal.
Le module de gestion de charge du système de gestion de batterie (BMS) régule le chargeur pour charger en toute sécurité la batterie LiFePO4 en fonction du niveau de puissance, de la température et des propriétés de la batterie du chargeur.
La capacité du batterie est inférieure à la capacité du plus petit monomère du groupe en raison de l'incohérence.L'égalisation de la batterie utilise des procédures d'équilibre actives ou passives, dissipées ou non dissipatives basées sur les informations de la batterie unique dans le but de rapprocher autant que possible la capacité de la batterie de la capacité unique minimale.
Maintenez des améliorations constantes des performances de la batterie et gérez activement les écarts de chaque batterie.
L'intensité du chauffage actif et de la dissipation thermique est définie en fonction des données de répartition de la température dans la batterie ainsi que des exigences de charge et de décharge.Cela permet à la batterie de fonctionner à sa température optimale et de maximiser ses performances.
Le système de gestion de batterie BMS nécessite une communication avec les nœuds du réseau, tels que le contrôleur du véhicule, afin de signaler l'état de fonctionnement à d'autres appareils via le protocole de communication CAN ;en attendant, le BMS est difficile à démonter sur le véhicule et comprend l'étalonnage en ligne, la surveillance, la génération automatique de code et le téléchargement de programmes en ligne (mis à jour sans retirer le produit).
Pour enregistrer des informations importantes dans le stockage, y compris les codes d'erreur, la cohérence, le nombre Ah de charge et de décharge cumulée, SOC, SOH, SOF et SOE.Le véritable BMS d’une voiture ne peut contenir qu’une partie du matériel et des logiciels susmentionnés.Au moins un capteur de température et un capteur de tension de batterie doivent être installés dans chaque élément de batterie.Un contrôleur BMS peut être utilisé pour les systèmes de batterie comportant plusieurs dizaines de batteries, ou la fonctionnalité BMS peut être intégrée au contrôleur principal du véhicule.Un module de batterie peut être géré par un contrôleur maître et de nombreux contrôleurs subordonnés dans des systèmes de batterie comportant des centaines de cellules de batterie.Il pourrait y avoir des contacteurs de circuit et des modules d'équilibrage pour chaque module de batterie comportant plusieurs dizaines de cellules de batterie.Ces modules sont utilisés pour gérer le module de batterie à partir du contrôleur, qui agit comme un compteur de tension et de courant, fait fonctionner les contacteurs, équilibre la cellule de batterie et s'interface avec le contrôleur principal.Le contrôleur principal évaluera l'état de la batterie, diagnostiquera les défauts, régulera la température et d'autres fonctions en fonction des données fournies.
Les voitures électriques ont un environnement de fonctionnement difficile, c'est pourquoi les BMS doivent avoir de fortes capacités d'interférence anti-électromagnétique en plus d'un faible rayonnement externe.
En tant que centre de surveillance des batteries pour les véhicules à énergie nouvelle, le système de gestion BMS doit surveiller la température, la tension, le courant de charge et de décharge de la batterie, ainsi que d'autres paramètres pertinents pour une surveillance dynamique en temps réel.Si nécessaire, il peut également prendre des mesures d'urgence pour protéger la batterie monomère et éviter des problèmes de sécurité liés à une surcharge, une chaleur excessive ou un court-circuit de la batterie.
Les systèmes pour véhicules électriques peuvent récupérer de l’énergie pour charger la batterie.
L'ensemble de la batterie et chaque cellule individuelle à l'intérieur de la batterie sont couverts par les capacités de surveillance et de contrôle du BMS.À l’heure actuelle, les batteries lithium-ion constituent le type de batteries le plus dense en énergie et constituent l’option privilégiée pour un large éventail d’applications, notamment les énormes systèmes de stockage d’énergie, les voitures électriques et les minuscules gadgets électroniques.Malgré les performances exceptionnelles des batteries au lithium, il existe des directives strictes pour leur utilisation et elles disposent d'une zone de fonctionnement sûr (SOA) désignée.
La batterie est vulnérable à des conséquences graves et à des dommages permanents en l’absence de surveillance et de gestion BMS.En conséquence, la conception du BMS est également assez complexe.La fonction de surveillance garantit que les paramètres électriques, de contrôle, de température et autres de la batterie au lithium sont sûrs.Pour empêcher la tension, le courant et la température de toute batterie ou module surveillé par le BMS de dépasser la zone de fonctionnement sûr (SOA), travaillez dans la plage de données.
Les solutions de gestion de batterie n’ont pas de norme définie.Les variables suivantes sont souvent associées à l’exécution des fonctions techniques et à la conception :
Durées de cycle, problèmes de sécurité liés aux applications de batterie et exigences de garantie
règles régissant les sanctions en cas de non-respect des normes de sécurité et exigences de certification du gouvernement national
Les caractéristiques les plus fondamentales de la conception du BMS sont la gestion de la capacité et la gestion de la protection de la batterie.Parmi eux se trouve la gestion de la sécurité de la batterie, qui permet à la batterie de fonctionner dans la plage de tension et de courant de sécurité prédéterminée.Il régule également activement la température et comprend une fonction de prévention de la surchauffe pour maintenir la batterie dans un état de fonctionnement sain.
Étant donné que le courant et la tension ont un impact sur la sécurité de la batterie, la surveillance du courant et de la tension du bloc-batterie est un élément fondamental de la protection de la batterie.Afin de préserver la batterie, les fabricants règlent souvent le BMS sur la plage de fonctionnement standard de tension et de courant.Cela prolonge la durée de vie de la batterie et l'empêche de fonctionner au-delà de sa valeur nominale.
Les batteries lithium-ion ont souvent des restrictions de courant instantanées, une plage de pointe de courant, des durées d'utilisation de charge et de décharge, ainsi que d'autres mécanismes de protection pour leurs limites de courant de charge et de décharge.Par exemple, il est possible de prédire le courant continu maximum instantané dans les centrales électriques de stockage d’énergie et les voitures électriques.Le système BMS provoquera une diminution du courant ou un arrêt complet du courant s'il dépasse la plage de protection prévue.
La tension de la batterie au lithium doit également fonctionner dans une plage de tension.La composition chimique unique et les conditions de fonctionnement des batteries au lithium définissent leur plage de tension sûre.Les batteries au lithium basse tension peuvent potentiellement développer des dendrites de cuivre sur l'anode, ce qui augmenterait le taux d'autodécharge de la batterie et mettrait en danger la sécurité.L'utilisation d'une basse tension peut entraîner un effet mémoire dans lequel la batterie au lithium perd de sa capacité.
Afin de maximiser la durée de vie de la batterie, la tension est souvent régulée lors de la charge ou du fonctionnement de charges de courant importantes.Toute circonstance limitant la tension de la batterie doit être connue du BMS.Lorsque la tension atteint une limite élevée, elle peut soit réduire, soit arrêter complètement la charge ;lorsque la tension s'approche d'un niveau bas, la charge est réduite.Par exemple, le BMS d'une voiture électrique réduira le couple de traction du moteur pour protéger la batterie lorsque la tension de la batterie chute pendant le fonctionnement du véhicule.
La température de la batterie peut être contrôlée par le BMS en la chauffant ou en la refroidissant.En mettant en place un système de refroidissement liquide et un chauffage pour réguler la température de la batterie, par exemple de 30 à 35 degrés Celsius, la température de la batterie peut être empêchée d'augmenter ou de baisser trop.
La capacité des batteries au lithium fonctionnant à basse température diminuera considérablement, malgré le fait que les batteries lithium-ion ont une large plage de températures de fonctionnement.Cela est principalement dû à la moindre activité chimique à basse température.En dessous de 5 degrés Celsius, la plupart des batteries au lithium ne peuvent pas être chargées rapidement.Il n'est pas permis de charger en dessous de 0 degré Celsius.Le contrôle de la température est crucial même si les batteries au lithium fonctionnent mieux à basse température que les batteries au plomb.En effet, le placage au lithium métallique peut se produire lors du chargement de batteries à anode à basse température, et les vibrations et la pression peuvent endommager de manière permanente la structure interne de la batterie.
L’amélioration de la capacité de la batterie est un élément crucial du BMS.Les packs de batteries deviendront rapidement obsolètes si la maintenance de la gestion de la capacité n’est pas effectuée.Le fait que l'état de chaque batterie varie de manière irrégulière est la principale cause du problème.Une batterie est composée de batteries reliées en parallèle et en série.Les batteries peuvent avoir une consistance considérablement variable.Des exemples de facteurs pouvant entraîner des variations dans les cellules de la batterie comprennent l'autodécharge et l'atténuation de la batterie.
BMS a la capacité de réguler et d’équilibrer la capacité en cas d’incohérence de la batterie.Pour éviter une surcharge, la batterie unique à charge rapide, par exemple, cessera de se charger avant d'atteindre sa pleine capacité et continuera à charger la batterie à charge lente tout au long du processus de charge.Ensuite, le BMS préserve les charges et décharges inégales, empêche la surcharge ou la décharge excessive de certaines batteries, uniformise l'état de charge global de la batterie et maximise sa capacité.
Il n’y a qu’un seul BMS au total, et il est lié à toutes les batteries.Les grosses batteries nécessitent beaucoup de câbles de connexion, ce qui rend généralement la maintenance et le dépannage difficiles.
Architecture BMS modulaire
La batterie est conçue avec plusieurs BMS, dont l'un sert de module principal et est chargé de superviser les autres modules BMS.Bien que cette conception soit assez coûteuse, elle est facile à maintenir et à déboguer et présente une forte évolutivité.
L'architecture maître/esclave du BMS
Cet agencement est similaire à la structure modulaire dans la mesure où le BMS maître gère toutes les tâches de calcul, de contrôle et de communication, tandis que la seule responsabilité du BMS esclave est de transmettre les données de mesure.Cet agencement simplifie suffisamment les fonctions tout en économisant de l'argent.
Architecture pour un BMS distribué
Chaque batterie est intégrée au module de la carte de contrôle BMS.Chaque BMS gère seul les calculs et la communication.Il semble que la structure soit simple.D’un autre côté, la maintenance et le dépannage sont rendus plus difficiles et plus coûteux lorsqu’un BMS est requis pour chaque batterie.
Les batteries au lithium ayant une densité énergétique élevée, le taux de tolérance aux pannes du BMS est assez faible.Les batteries lithium-ion chimiquement actives sont désormais parmi les plus sûres grâce aux progrès du BMS et de la technologie lithium-ion.
