Chức năng của BMS là gì?

Hệ thống quản lý pin (BMS) là bất kỳ hệ thống điện tử nào quản lý pin sạc (cell hoặc pin), chẳng hạn như bằng cách bảo vệ pin khỏi hoạt động bên ngoài khu vực hoạt động an toàn, theo dõi trạng thái của pin, tính toán dữ liệu thứ cấp, báo cáo dữ liệu đó, kiểm soát môi trường của nó, xác thực nó và/hoặc cân bằng nó.

Bộ pin được xây dựng cùng với hệ thống quản lý pin với bus dữ liệu liên lạc bên ngoài là bộ pin thông minh.Bộ pin thông minh phải được sạc bằng bộ sạc pin thông minh.

Sự bảo vệ

BMS có thể bảo vệ pin của nó bằng cách ngăn nó hoạt động bên ngoàikhu vực hoạt động an toàn, chẳng hạn như:

• sạc quá mức
• xả quá mức
• Quá dòng trong khi sạc
• Quá dòng trong quá trình xả
• Quá điện áp trong khi sạc, đặc biệt quan trọng đối vớichì-axit,Li-ionVàLiFePO4tế bào
• Điện áp thấp trong quá trình phóng điện, đặc biệt quan trọng đối với các tế bào Li-ion và LiFePO4
• quá nhiệt độ
• Sạc trong khi dưới nhiệt độ thấp
• Quá áp suất (NiMHpin)
• Lỗi nối đất hoặc phát hiện dòng điện rò rỉ (giám sát hệ thống rằng pin điện áp cao bị ngắt kết nối điện khỏi bất kỳ vật thể dẫn điện nào có thể chạm vào để sử dụng như thân xe)

BMS có thể ngăn hoạt động bên ngoài khu vực hoạt động an toàn của pin bằng cách:

• Bao gồm một nội bộcông tắc(chẳng hạn như mộttiếp sứchoặcmosfet) được mở ra nếu pin được vận hành bên ngoài khu vực vận hành an toàn của nó
• Yêu cầu các thiết bị được kết nối với pin giảm hoặc thậm chí ngừng sử dụng hoặc sạc pin.
• Tích cực kiểm soát môi trường, chẳng hạn như thông qua máy sưởi, quạt, điều hòa không khí hoặc làm mát bằng chất lỏng

cân bằng

Để tối đa hóa dung lượng của pin và ngăn tình trạng sạc thiếu hoặc sạc quá mức cục bộ, BMS có thể chủ động đảm bảo rằng tất cả các tế bào cấu tạo nên pin được giữ ở cùng một điện áp hoặc Trạng thái sạc, thông qua quá trình cân bằng.BMS có thể cân bằng các tế bào bằng cách:

• lãng phínăng lượngtừ các ô tích điện nhiều nhất bằng cách kết nối chúng với mộttrọng tải(chẳng hạn như thông qua thụ độngcơ quan quản lý)
• Xáo trộn năng lượng từ các ô tích điện nhiều nhất sang các ô tích điện ít nhất (cân bằng)
• Giảm dòng sạc xuống mức đủ thấp để không làm hỏng các tế bào đã sạc đầy, trong khi các tế bào ít sạc hơn vẫn có thể tiếp tục sạc (không áp dụng cho các tế bào hóa học Lithium)

Kết nối pin với mạch tải

Một BMS cũng có thể có hệ thống nạp tiền cho phép một cách an toàn để kết nối pin với các tải khác nhau và loại bỏ dòng điện vào quá mức để tải các tụ điện.

Kết nối với tải thường được điều khiển thông qua rơle điện từ được gọi là công tắc tơ.Mạch nạp trước có thể là các điện trở công suất mắc nối tiếp với các tải cho đến khi các tụ điện được nạp đầy.Ngoài ra, mộtCung cấp điện áp chuyển mạchnối song song với tải có thể dùng để nạp điện áp của mạch tải lên mức đủ gần với điện áp ắc quy để cho phép đóng tiếp điểm giữa ắc quy và mạch tải.Một BMS có thể có một mạch có thể kiểm tra xem rơle đã được đóng chưa trước khi sạc trước (ví dụ như do hàn) để ngăn dòng điện xâm nhập xảy ra.

Giao tiếp

Bộ điều khiển trung tâm của BMS giao tiếp nội bộ với phần cứng của nó hoạt động ở cấp độ tế bào hoặc bên ngoài với phần cứng cấp cao như máy tính xách tay hoặc máy tính để bàn.HMI.

Giao tiếp bên ngoài cấp cao rất đơn giản và sử dụng một số phương pháp

• Các loại khác nhau củathông tin liên lạc nối tiếp.
• Có thể xe buýtthông tin liên lạc, thường được sử dụng trong môi trường ô tô.
• Các loại khác nhau củagiao tiếp không dây.

Các BMS tập trung điện áp thấp hầu hết không có bất kỳ liên lạc nội bộ nào.

Các BMS phân tán hoặc mô-đun phải sử dụng một số giao tiếp giữa bộ điều khiển ô bên trong (kiến trúc Mô-đun) hoặc bộ điều khiển-bộ điều khiển (Kiến trúc phân tán) cấp thấp.Những loại thông tin liên lạc này là khó khăn, đặc biệt là đối với các hệ thống điện áp cao.Vấn đề là sự thay đổi điện áp giữa các tế bào.Tín hiệu nối đất của tế bào đầu tiên có thể cao hơn hàng trăm vôn so với tín hiệu nối đất của tế bào khác.Ngoài các giao thức phần mềm, có hai cách giao tiếp phần cứng đã biết cho các hệ thống chuyển đổi điện áp,cách ly quang họcVàgiao tiếp không dây.Một hạn chế khác đối với truyền thông nội bộ là số lượng ô tối đa.Đối với kiến ​​trúc mô-đun, hầu hết phần cứng được giới hạn tối đa 255 nút.Đối với các hệ thống điện áp cao, thời gian tìm kiếm của tất cả các ô là một hạn chế khác, hạn chế tốc độ bus tối thiểu và mất một số tùy chọn phần cứng.Chi phí của các hệ thống mô-đun là quan trọng, vì nó có thể tương đương với giá di động. Việc kết hợp các hạn chế về phần cứng và phần mềm dẫn đến một số tùy chọn cho giao tiếp nội bộ:

• Truyền thông nối tiếp bị cô lập
• truyền thông nối tiếp không dây

Để bỏ qua các giới hạn về nguồn điện của cáp USB hiện tại do nhiệt từ dòng điện, các giao thức truyền thông được triển khai trongbộ sạc điện thoại di độngđể đàm phán một điện áp cao đã được phát triển, được sử dụng rộng rãi nhất trong số đó làSạc nhanh QualcomVàMáy bơm MediaTek Express."VOOC" của Oppo (còn có tên là "Dash Charge" với "OnePlus") tăng dòng điện thay vì điện áp với mục đích giảm nhiệt sinh ra trong thiết bị từ việc chuyển đổi bên trong điện áp cao xuống điện áp sạc đầu cuối của pin, tuy nhiên, điều này làm cho nó không tương thích với cáp USB hiện có và dựa vào cáp USB dòng điện cao đặc biệt có dây đồng dày hơn tương ứng.Cung cấp năng lượng USBtiêu chuẩn hướng tới một giao thức đàm phán phổ quát trên các thiết bị có công suất lên tới 240 watt.

tính toán

Ngoài ra, một BMS có thể tính toán các giá trị dựa trên các mục bên dưới, chẳng hạn như:[trích dẫn cần thiết]

• Vôn: điện áp di động tối thiểu và tối đa
• Phí của nhà nước(SoC) hoặcđộ sâu xả(DoD), để biểu thị mức sạc của pin
• Tình trạng sức khỏe(SoH), phép đo được xác định khác nhau về dung lượng còn lại của pin dưới dạng % so với dung lượng ban đầu
• Nhà nước quyền lực(SoP), lượng điện có sẵn trong một khoảng thời gian xác định với mức sử dụng điện hiện tại, nhiệt độ và các điều kiện khác
• Trạng thái An toàn (SOS)
• Dòng sạc tối đa như mộtsạc giới hạn hiện tại(CCL)
• Dòng xả tối đa như mộtgiới hạn dòng xả(DCL)
• Năng lượng [kWh] được cung cấp kể từ lần sạc hoặc chu kỳ sạc gần đây nhất
• Trở kháng bên trong của một tế bào (để xác định điện áp mạch hở)
• Tính phí [Ah] được giao hoặc lưu trữ (đôi khi tính năng này được gọi làbộ đếm Coulomb)
• Tổng năng lượng được cung cấp kể từ lần sử dụng đầu tiên
• Tổng thời gian hoạt động kể từ lần sử dụng đầu tiên
• Tổng số chu kỳ
• Kiểm soát nhiệt độ
• Lưu lượng nước làm mát cho pin làm mát bằng không khí hoặc chất lỏng

Màn hình

BMS có thể theo dõi trạng thái của pin như được biểu thị bằng nhiều mục khác nhau, chẳng hạn như:

• Vôn: tổng điện áp, điện áp của các ô riêng lẻ hoặc điện áp của các vòi định kỳ
• Nhiệt độ: nhiệt độ trung bình, nhiệt độ nạp chất làm mát, nhiệt độ đầu ra chất làm mát, hoặc nhiệt độ của từng tế bào
• Lưu lượng nước làm mát: dành cho pin làm mát bằng chất lỏng
• Hiện hành: dòng điện vào hoặc ra khỏi pin
• Sức khỏe của từng tế bào
• trạng thái cân bằngcủa các tế bào