Résumé
Atik sa a konsantre sou aspè pyès ki nan konpitè nan sistèm jesyon batri (BMS) nan machin elektrik ak aplikasyon fiks yo. Objektif la se dekri konsèp yo nan sistèm avanse ki deja egziste, sa ki pèmèt lektè yo konprann faktè ki bezwen konsidere lè konsepsyon BMS pou aplikasyon espesifik. Apre yon analiz kout sou kondisyon jeneral yo, yo te etidye plizyè estrikti topolojik posib nan pake batri ak enpak yo sou konpleksite BMS. Pran kat pake batri chwazi nan machin elektrik ki disponib nan komès kòm yon egzanp pou eksplikasyon. Imedyatman, aspè aplikasyon yo nan mezire varyab fizik ki nesesè yo (vòltaj, aktyèl, tanperati, elatriye), osi byen ke balanse pwoblèm ak estrateji, yo te diskite. Finalman, yo te diskite sou konsiderasyon sekirite ak aspè fyab.
1. Entwodiksyon
Konpleksite sistèm jesyon batri (BMS) depann sou aplikasyon an. Yon sèl batri, senp tankou yon telefòn mobil oswa yon lektè e-liv, ka mezire ak yon senp "batri mèt" IC, ki ka mezire vòltaj, tanperati, ak aktyèl ak estime eta a nan chaj (SOC). Kòm konplèks tankou machin elektrik, BMS bezwen ranpli travay ki pi konplèks. Anplis de mezire paramèt debaz tankou vòltaj batri, tanperati, ak aktyèl, algoritm avanse yo oblije tou detèmine enèji ki disponib pou kalkile ranje kwazyè.
Travay sa a konsantre sou aspè pyès ki nan konpitè nan sistèm jesyon batri ityòm-ion. Pati 2 entwodui kondisyon pyès ki nan konpitè pou BMS, ki gen ladan valè mezi, entèferans elektwomayetik, izolasyon elektrik, kontakè, ak èkse. Seksyon 3 bay yon apèsi sou topoloji BMS, klarifye diferans ki genyen ant aplikasyon senp ak aplikasyon konplèks, epi li bay yon egzanp yon pake batri machin elektrik. Seksyon 4 eksplike kijan pou satisfè egzijans mezi valè fizik ak enkonvenyans komen. Seksyon 5 diskite sou balans, prezante ak konpare metòd balans chaj. Seksyon 6 konsantre sou sekirite ak fyab, ki gen ladan risk ak kont mezi nan fonksyone pake batri wo-vòltaj, epi yon ti tan prezante metòd mezi izolasyon ak estanda ki gen rapò.
2. Kondisyon konsepsyon pou Sistèm Jesyon Batri (BMS)
Konsepsyon yon BMS se yon travay konplèks ki mande pou konsiderasyon kondisyon aplikasyon espesifik, anviwònman sistèm, ak karakteristik pil yo itilize, ki soti nan ki yon seri kondisyon sistèm ka sòti. Anjeneral pale, eleman BMS sa yo ak kondisyon fonksyonèl yo anjeneral enpòtan:
Koleksyon tanperati
Seleksyon ak plasman Capteur:Koleksyon tanperati egzat difisil lè konsepsyon BMS, ak kalite Capteur (dijital oswa analòg) ak kote pou mezire tanperati pake batri bezwen konsidere, ki detèmine kantite detèktè tanperati batri. Pafwa li nesesè kolekte tanperati a nan kontakè, fuse, oswa busbars. Anjeneral, gen yon sèten pwopòsyon nan chanèl ant detèktè tanperati ak detèktè vòltaj.
Kondisyon tanperati pou diferan senaryo aplikasyon:Kondisyon tanperati bezwen konsidere twa sitiyasyon: chaje, dechaje, ak depo, pandan y ap tou peye atansyon sou konstan nan tan tèmik. Batri ityòm ion pa ka fonksyone byen andeyò yon seri tanperati espesifik, ak ityòm plating ka rive nan gwo pousantaj aktyèl nan seri tanperati nòmal la. Se poutèt sa, li nesesè avèk presizyon kolekte tanperati, vòltaj, ak aktyèl. Kapasite tèmik ak konduktiviti tèmik pil afekte pa faktè tankou estrikti batri, ak move plasman nan detèktè tanperati ka mennen nan move lekti ak tèmik tach avèg.
Akizisyon vòltaj
Chanèl akizisyon ak presizyon:BMS klasik ki baze sou pil ityòm-ion mande pou omwen yon kanal akizisyon vòltaj pou chak seri batri ki konekte, ak kèk aplikasyon pou otomobil tou gen pwoteksyon segondè (reyalize atravè konparatè fenèt pwogramasyon). Pousantaj konvèsyon done akizisyon vòltaj varye selon aplikasyon an, epi yo itilize souvan chips BMS devan yo gen sèten presizyon vòltaj ak rezolisyon.
Enpak sou estimasyon SOC:Lè w pran pil NMC ak LFP kòm egzanp, li montre ke presizyon akizisyon vòltaj gen yon enpak siyifikatif sou estimasyon SOC. Plis presizyon pi wo a, se plis egzak estimasyon SOC la, epi lè l sèvi avèk sèlman done vòltaj pou detèmine SOC ka pa ase.
Figi 1. Konparezon ensètitid SOC depann de presizyon vòltaj ± 1 mV.
Koleksyon aktyèl la
Metòd koleksyon ak karakteristik detèktè:SOC ka detèmine pa sèlman nan mezire vòltaj sikwi louvri (OCV), men tou lè l sèvi avèk metòd konte Coulomb (mezire aktyèl ak entegre). Sepandan, detèktè aktyèl yo gen karakteristik ki pa ideyal tankou drift, konpanse, ak erè tanperati, epi yo ka bezwen ansanm satisfè kondisyon diferan ranje mezi epi yo gen yon sèten Pleasant.
Nan aplikasyon pratik, konte sèlman sou konte Coulomb pou detèmine SOC pa kòrèk, espesyalman nan kondisyon ki ba kounye a. Pou rezoud pwoblèm sa a, li posib pou konbine algoritm ak modèl paramèt pou trete done aktyèl yo, men sa a pi lwen pase sijè ki abòde lan atik sa a.
Kondisyon kominikasyon
Kominikasyon nan sistèm nan:BMS bezwen kominike ak tout sistèm nan (tankou elektwonik pouvwa, jesyon enèji, oswa inite kontwòl machin), pran an kont faktè tankou mòd kominikasyon, vitès, solidite, ak fyab. Pou egzanp, koòdone CAN ka bezwen bay nan machin pou kominikasyon sistèm, ak aplikasyon diferan ka deja detèmine kondisyon kominikasyon nan nivo sistèm nan, ki BMS bezwen adapte yo.
Kominikasyon entè modil:Pou sistèm modilè, li nesesè pou defini metòd kominikasyon ant modil mèt ak esklav, ki sanble ak kondisyon debaz pou kominikasyon entè sistèm. Egzanp espesifik yo ka jwenn nan chapit ki vin apre yo.
Pwoteksyon entèferans elektwomayetik (EMI).
Enpak EMI sou detèktè:EMI ka afekte koleksyon done detèktè yo, epi tout detèktè yo sansib a enfliyans li yo, sa ki ka lakòz yon ti distòsyon oswa done yo pa itil nèt.
Mezi pou redwi enpak EMI:Pou misyon pou minimize enpak la, motè, konpozan elektwonik pouvwa, ak lòt chaj yo ta dwe gen bon konsepsyon EMI, ak aparèy filtraj EMI apwopriye tankou mòd komen toufe ak kondansateur bloke yo ka itilize, epi enstale tou pre chemen an mezi Capteur.
Kondisyon ki gen rapò ak kontakè yo
Fonksyon ak kondisyon kontakè yo:Pifò pake batri mande pou kapasite pou yo dekonekte elektrik omwen yon elektwòd, ki mande pou yon kontakè apwopriye. Akòz nati espesyal DC aktyèl entèripsyon ak etenn arc, kontakè bezwen gen aparèy etenn arc mayetik epi yo ta dwe evite soude kontak.
Mezi operasyon sekirite:Pou asire sekirite, yon sikwi espesyal (tankou yon inite chaj pre ki gen ladann yon seri konekte kontak ak rezistans) nesesè pandan operasyon an nan switch la kontakè asire ke pa gen okenn diferans potansyèl ant de bout yo epi evite sitiyasyon danjere.
Kondisyon pou redondance
Wòl nan èkse nan fyab sistèm:Dapre estanda ISO 26262, redondance ka amelyore fyab sistèm lan. Se vòltaj batri a anjeneral obsève redondants nan yon sèten limit, ak de metòd: mezi egzak pa chip prensipal la ak enfòmasyon binè bay chip oksilyè a.
Pi wo nivo èkse konsèp:Konsèp redondance egziste tou nan pi wo nivo pwosesis, tankou lock stepping, koreksyon erè memwa, ak mekanis pwòp tèt ou tès nan CPU espesyal.
Kondisyon izolasyon elektrik
Izolasyon pake batri:Pake batri a anjeneral divize an pati vòltaj segondè ak vòltaj ki ba, ki mande pou izolasyon elektrik epi yo ka reyalize atravè metòd optik, endiktif, oswa kapasitif.
Izolasyon Capteur tèmik:Tout detèktè tèmik bezwen tou izole elektrik pou fè pou evite fay wo-vòltaj ki afekte pati ki ba-vòltaj, menm jan ak konsèp nan distribisyon pouvwa IT rezo layout.
Kondisyon balans
Enpak dezekilib chaj:Ka gen dezekilib chaj ant pil ki konekte seri, ki ka afekte pèfòmans sistèm ak fyab, epi li jeneralman oblije kenbe li nan yon nivo ki ba.
Konsiderasyon espesyal aplikasyon:Aplikasyon diferan ka gen konsiderasyon espesyal, tankou kontrent pwa oswa chaj aktyèl kondisyon, ki ka mennen nan jenerasyon aktyèl balanse. Seksyon 5 pral plis prezante nesesite ak metòd aplikasyon pou balanse.
Lòt kondisyon
Kondisyon ki gen rapò ak aplikasyon:Aplikasyon an ka gen kèk lòt kondisyon tou, tankou espas, pri, fòs mekanik pyès ki nan konpitè, pwa, ak konsomasyon pouvwa, ki pa konsantre nan atik sa a men yo bezwen konsidere.
3. Estrikti topoloji BMS
Apèsi sou estrikti sistèm batri:Yo nan lòd yo satisfè espesifikasyon elektrik yo nan sistèm nan, pil souvan bezwen konbine nan pake batri ak topoloji koneksyon miltip. Koneksyon seri ka reyalize yon seri vòltaj espesifik epi redwi aktyèl la; Koneksyon paralèl ka ogmante kapasite. Gen diferan varyant nan aplikasyon pratik, tankou koneksyon paralèl nan pil kapasite ti nan modil ak koneksyon seri, oswa itilizasyon dirèk nan pil gwo kapasite nan koneksyon seri. Diferan topoloji gen enpak diferan sou konpleksite BMS, tankou ogmante pri siveyans ak balanse lè plizyè seri pil yo konekte nan paralèl.
Figi 2. Dyagram chematik diferan topoloji pake batri: (a) selil sèl; (b) Koneksyon paralèl de pil; (c) Seri koneksyon twa pil; (d) Koneksyon paralèl de seri ak twa seri pil; (e) Yon seri koneksyon twa modil ki gen de pil paralèl.
Tablo 1. Karakteristik varyant topolojik yo montre nan Figi 2.
Bay yon egzanp pou ilistre metòd koneksyon batri a ak kondisyon chanèl mezi vòltaj: pa egzanp, konbinezon m seri pil konekte ak pil n paralèl konekte mande pou diferan kantite chanèl mezi vòltaj pou diferan metòd koneksyon.
Diskisyon ka espesyal:Nan kèk aplikasyon espesyal (tankou sond Mas Ajans Espas Ewopeyen an ak pwofonde Rosetta), siveyans selil sèl ak balanse ka pa fèt akòz faktè tankou gwosè, pwa, ak konsomasyon pouvwa. Malgre ke kèk opinyon sijere ke ak anpil atansyon chwazi pil nan menm pakèt la ka omisyon siveyans, rechèch te montre ke menm pil ki soti nan menm pakèt la ka gen diferan konpòtman aje, ak omisyon siveyans ka poze risk. Sepandan, pou ti sistèm ak vòltaj batri nan yon seri sèten, enpak siveyans omisyon ka relativman ti.
Sikwi entegre (IC) ki gen rapò
IC ak fonksyon siveyans debaz:Pou reyalize fonksyon siveyans debaz batri operasyon an sekirite, manifaktirè semi-conducteurs bay plizyè aplikasyon espesifik sikui entegre (ASICs). Pou ti aparèy elektwonik ak selil sèl, gen yon IC "kalib gaz" ki ka kontwole vòltaj, aktyèl, ak tanperati, estime SOC, epi li ka gen ladan tou fonksyon tankou regilatè chaje. Pou egzanp, "bq27220" TI a ak IC ki gen rapò ak Maxim.
IC pou gwo pouvwa ak sistèm demann enèji
Modularizasyon ak alokasyon fonksyon:Pou aplikasyon ki gen gwo pouvwa ak/oswa kondisyon enèji, yon pake batri konsiste de pil miltip, ak IC ki enpòtan an ka kontwole plizyè pil ansanm epi bay fonksyonalite balanse. Gen yon modil santral (BMS Master) nan sistèm nan ki responsab pou fonksyon konplèks tankou estimasyon SOC ak algoritm prediksyon pouvwa; Modil IC front-end (BMS Slaves) responsab pou fonksyon debaz tankou akizisyon siyal ak filtraj.
Figi 3. Estrikti tipik BMS pou aplikasyon pou machin elektrik.
Diferan egzanp IC ak metòd balanse:Pou egzanp, bq76PL536A, MAX11068, ak LT6802G-2 TI a bay balans pasif, pandan y ap AS8506C AMS a ka itilize pou topoloji balanse pasif epi tou li bay kapasite balanse aktif. Gen kèk IC ki gen pwodwi siksesè, epi pou amelyore fyab siveyans vòltaj, yo ka itilize IC pwoteksyon segondè. Malgre ke BMS totalman redondants ka amelyore fyab, pri a wo.
Kominikasyon ak transmisyon done
Metòd koneksyon devan IC:ICs devan yo ka anjeneral konekte atravè chèn Daisy, ak diferan IC yo gen metòd koòdone diferan. MAX11068 konekte atravè pò I2C a, bq76PL536A TI a bay plizyè koòdone, epi LT6802G-2 konekte atravè otobis SPI a (ki mande yon izolatè dijital adisyonèl).
Metòd kominikasyon sistèm:Nan sistèm nan, mikwo-kontwolè pri ki ba yo anjeneral yo itilize konekte ICs sou PCB a menm, ak modil sou lòt PCB ak modil prensipal BMS yo konekte nan fieldbus (tankou CAN).
Ka aktyèl la
Mitsubishi i-MiEV:Batri a konsiste de modil miltip konekte pa vis, ak 88 pil prismatik. PCB sou modil la gen siveyans IC ak detèktè tanperati, ak lojman pake batri a gen plizyè konpozan. Modil prensipal BMS la sitiye anba chèz dèyè machin nan epi li kominike atravè yon otobis CAN entèn. Konpare ak lòt pil, espas entèn li yo gen plis Spacious, ki ka yon efè segondè nan refwadisman lè.
Figi 4. (a) pake batri Mitsubishi i-MiEV; (b) pake batri Volkswagen e-Up; (c) Smart fortwo elektrik kondwi batri pake. Remak: Metòd dekale yo diferan.
Figi 5. (a) View anlè modil batri Tesla Model S; (b) Volkswagen e-Up modil batri, modil 6s2p, View anlè.
Smart Fortwo Electric Edition:Batri a konsiste de 90 seri pil pouch konekte, ak yon sistèm refwadisman, ak travay siveyans debaz yo ranpli pa IC TI a, menm jan ak bq76PL536A. Chak PCB gen plizyè ICs siveyans ak mikrokontroleur, ak modil prensipal BMS la sitiye andedan ka batri a, ak entegrasyon segondè ak kèk câbles.
Volkswagen e-Up:Batri a gen plizyè seri modil, pa gen okenn sistèm refwadisman oswa aparèy dekonekte sèvis, modil BMS santralize, ki konekte ak batri a ak mezi IC (MAX11068) atravè yon gwo kantite liy mezi vòltaj, ak yon gwo kantite rezistans balanse ak yon mikrokontwolè san konvèsyon. siyal yo.
Tesla Model S:Batri a konpoze de yon gwo kantite 18650 pil, divize an modil miltip, ki konekte nan fil kosyon. BMS la kontwole lè l sèvi avèk bq76PL536A-Q1 TI a epi yo mezire vòltaj la atravè fil soude. Konpare ak lòt pil, nivo entegrasyon li yo diferan, tankou nivo entegrasyon ki ba Volkswagen e-Up ak nivo entegrasyon segondè Smart Fortwo.
4. Apèsi sou teknoloji mezi sistèm batri HV
Enpòtans ki genyen nan teknoloji mezi:Teknoloji mezi se yon eleman kle nan sistèm jesyon batri, ki ka detèmine varyab eta tankou SOC, SOH, SOF, elatriye Li anjeneral mezire varyab tankou vòltaj batri, vòltaj total, aktyèl total, ak tanperati nan sistèm batri. Varyab eta sa yo ka pwoteje sistèm batri a kont domaj tankou surcharge oswa overdischarging, epi optimize itilizasyon sistèm batri a.
Kondisyon pou Capteur:Detèmine kondisyon tipik pou detèktè ki baze sou aplikasyon pou depo batri, ki gen ladan pri, Pleasant, presizyon, ranje mezi, ak gwosè, jan yo detaye nan Seksyon 2.
Aktyèl mezi
Klasifikasyon metòd mezi:Ekipman koleksyon aktyèl divize an de teknoloji debaz detèktè: koneksyon elektrik ak izolasyon. Deteksyon aktyèl shunt rezistans ki souvan itilize fè pati kalite koneksyon elektrik la, ak Capteur Hall la se yon egzanp kalite izolasyon.
Anplis de teknoloji Capteur, pozisyon nan pake batri a bezwen konsidere tou. Pou sistèm batri ki gen plizyè fisèl switchable, chak fisèl ta dwe ekipe ak yon aparèy siveyans aktyèl pou swiv move balans pouvwa.
Mezi rezistans shunt
Prensip mezi ak karakteristik:Lè w konbine rezistans ki ba, rezistans segondè-presizyon, ak segondè-presizyon sistèm mezi vòltaj, aktyèl la mezire. Rezistans la sitiye sou chemen aktyèl la, ak pèt pouvwa ak ogmantasyon tanperati rive lè aktyèl la pase. Lè w ap chwazi yon rezistans, li nesesè balanse pèt la ak bezwen pou jenere yon gout vòltaj apwopriye. Lè w mezire ak presizyon anwo nan syèl la, koyefisyan tanperati a ak estabilite alontèm rezistans ta dwe konsidere tou.
Metòd sa a ka itilize pou mezire DC ak AC kouran, epi li gen avantaj ki genyen nan senplisite, linearite, ak gwo Pleasant. Sepandan, ranje mezi a limite pa presizyon nan mezi vòltaj.
Konparezon mezi bò ki ba ak bò segondè
Mezi bò ki ba refere a rezistans ki sitiye ant tèminal pozitif batri a ak chaj la. Avantaj li se ke vòltaj la mòd komen opinyon ba, epi yo ka itilize yon gwo kantite anplifikatè sans aktyèl. Kous la se senp ak pri-efikas, men li pral entèfere ak chemen tè a epi li pa ka detekte gwo chaj aktyèl kontoune.
Segondè mezi bò refere a rezistans ki sitiye ant chaj la ak poto negatif oswa tè batri a. Avantaj li se ke li ka evite entèferans chemen tè ak detekte sikui kout, men li mande konvèsyon nivo pwodiksyon anplifikatè a epi li mande anplifikatè a kenbe tèt ak vòltaj segondè mòd komen.
Kontakte mwens detèktè aktyèl yo (detèktè Hall, elatriye)
Prensip mezi ak avantaj:Sèvi ak chan mayetik ki te pwodwi pa aktyèl pou mezi, tankou detèktè Hall ki baze sou efè Hall, san yo pa ogmante rezistans chemen aktyèl la, san pèt kondiktif adisyonèl, ak avantaj izolasyon elektrik, ak san yo pa bezwen pou optocouplers adisyonèl oswa izolan dijital pou kondisyone siyal.
Detèktè Hall yo ka achte kòm sikui entegre, mete sou chemen aktyèl la, ak pwodiksyon yo bezwen filtre. Genyen tou modil konplè ki disponib pou itilize, ki konpoze de bag ferit ki gen detèktè Hall epi yo ka bay izolasyon elektrik.
Karakteristik Capteur ak limit:Dezavantaj prensipal la se limite Pleasant, anjeneral, pa depase dè dizèn de kHz, ak derive tanperati nan siyal pwodiksyon an ki bezwen konpanse pou. Si sistèm batri a mande pou pi wo Pleasant, yo ta dwe itilize mezi rezistans shunt, ak detèktè Hall yo chè ak ankonbran.
Mezi vòltaj
Diferansyasyon nan mezi vòltaj pake batri:Nan pake batri ityòm-ion, li nesesè pou fè distenksyon ant mezire vòltaj chak batri ak vòltaj total pake batri a. Ranje vòltaj yo nan de yo diferan, ak sòm tout vòltaj batri yo ta dwe egal a vòltaj total la, ki ka itilize kòm yon kritè pou jijman rationalité.
Mezi vòltaj batri:anjeneral ranpli pa yon chip entegre BMS front-end. Nimewo a nan pil ki ka konekte ak chips sou mache a varye, ak redondance ak fyab sistèm kapab tou amelyore atravè ICs sipèvizyon segondè.
Mezi vòltaj pake batri:konplete pa yon inite mezi separe, ki gen ladan yon divizyon vòltaj, konvètisè enpedans, filtre, ak konvètisè analòg-dijital (ADC). Yo itilize divizyon vòltaj la pou diminye vòltaj pake batri a nan yon seri apwopriye, ki ka mande pou plizyè rezistans pou asire sekirite, osi byen ke yon dyòd Zener pou pwoteje kous ki vin apre a. An menm tan an, konvètisè enpedans, filtè, ak ADC yo itilize pou jwenn vòltaj la mezire.
Mezi tanperati
Kalite komen ak prensip detèktè tanperati:Detèktè tanperati komen yo enkli koyefisyan tanperati negatif (NTC) ak kalite koyefisyan tanperati pozitif (PTC), ki mezire tanperati lè yo mezire gout vòltaj la anba yon aktyèl konstan. Rezistans yo varye ak tanperati epi yo ka itilize nan yon seri tanperati sèten, men gen pwoblèm ki pa lineyè.
Pwoblèm ak solisyon nan itilizasyon detèktè:Akòz nonlinearite, yon tab rechèch obligatwa nan chèn pwosesis dijital la pou kalibre kalkil tanperati. Genyen tou kèk detèktè ki sèvi ak koòdone dijital ki pi pratik pou itilize, men pwoblèm EMI yo ta dwe remake lè w mete yo toupre chemen gwo pouvwa nan pake batri. Lòt metòd mezi tankou metal PTC ak tèrmokapteur ka bay pi wo presizyon ak pi laj ranje tanperati, men ak pi wo konpleksite elektwonik.
Transmisyon done
Karakteristik ak senaryo aplikasyon diferan otobis kominikasyon yo:kominikasyon obligatwa ant modil BMS ak ant BMS ak tout sistèm nan. Otobis CAN yo souvan itilize nan anviwònman machin, ak fleksibilite ak rezistans bri; Otobis LIN se relativman senp, men ralanti nan vitès, gen fleksibilite pòv, epi li pa diferans, fè li apwopriye pou senaryo ak kondisyon pri segondè; Lòt koòdone kominikasyon kout ranje tankou SPI, I2C, ak otobis OneWire yo pa apwopriye pou long distans, modil entèferans ki gen tandans kominikasyon modil; Si vitès otobis CAN an ensifizan oswa kapasite detèminist an tan reyèl nesesè, otobis FlexRay oswa Ethernet ka itilize.
5. Balans batri
Rezon ki fè diferans lan nan SOC batri:Nan seri ki konekte pil, diferans pwodiksyon ak diferan fonksyònman ak kondisyon anviwònman (tankou tanperati) ka mennen nan inegalite ant pil yo. Faktè sa yo ka lakòz diferan kondisyon inisyal, aje, ak pousantaj egzeyat pwòp tèt ou, ki mennen nan devyasyon nan SOC, kapasite, ak valè rezistans. Seksyon sa a sitou konsantre sou diferans ki genyen nan SOC ak kapasite, epi li pa enplike diferans ki genyen nan rezistans entèn-Rechèch te montre ke menm pil ak menm kapasite inisyal la ak chaj pral fè eksperyans diferans nan kapasite apre yo fin itilize. Pa egzanp, 18650 pil ak menm kapasite inisyal la, ak yon kapasite ki rete 80% kòm estanda nan fen lavi, gen yon lavi sik ant 1000-1500 fwa. An menm tan an, gen diferans nan pousantaj egzeyat pwòp tèt ou nan pil diferan, tankou pil komèsyal mou pake ki estoke nan 40 degre C, kote rezistans nan egzeyat pwòp tèt ou varye ant 10k Ω ak 14k Ω.
Figi 6. (a) Rezon ki fè selil batri dezekilib, nimewo ki baze sou [57]; (b) Klasifikasyon metòd ekilib diferan refere a direksyon transfè enèji kòm non metòd ki pa disipatif yo montre.
Nesesite pou balans:Diferans nan SOC, kapasite, ak rezistans entèn yo ka mennen nan yon diminisyon nan enèji ki disponib nan pake batri a, ki ka rezoud atravè yon kous balans.
Apèsi sou metòd balans
Enplemantasyon pyès ki nan konpitè:Literati a dekri plizyè metòd aplikasyon pyès ki nan konpitè pou balanse sikui yo, ki ka klase nan diferan estrikti topoloji, metòd kontwòl (tankou aktif/pasif), oswa disponiblite komèsyal yo.
Metòd balanse nan aplikasyon komèsyal yo:Pifò pake batri komèsyal yo itilize sistèm balanse pasif kontwole, reyalize pa rezistans balanse paralèl nan tou de bout batri a. Metòd sa a ka sèlman rezoud pwoblèm nan nan varyasyon SOC, ak yon ti balans aktyèl (apeprè 100 mA) ak pa gen okenn chanjman nan kapasite batri, ki ka limite pa dissipation nan enèji nan BMS oswa dyamèt la kab ant batri a ak kous la siveyans. Chak batri oswa konbinezon paralèl batri gen yon rezistans balanse switchable ak yon valè rezistans ant 30 Ω -40 Ω (asepte yon vòltaj batri a 4.2V), epi chak batri konsome pouvwa ant 387 mW -430 mW.
Metòd pou rezoud pwoblèm kapasite diferan:Pou rezoud pwoblèm diferan kapasite, yo bezwen metòd pi konplèks pou redistribiye enèji ant pil lè l sèvi avèk elektwonik pouvwa. Sepandan, metòd sa yo mande pou algoritm kontwòl konplèks ak induktè chè. Malgre ke gen pwodwi ki gen rapò BMS IC, yo pa te lajman itilize nan pake batri komèsyal otomobil.
6. Sekirite and fyab
Objektif jeneral nan rediksyon risk:Youn nan objektif prensipal yo nan BMS se diminye risk ki asosye ak operasyon an nan ityòm-ion pil nan pake batri.
Figi 7. Modèl sikwi ekivalan nan akizisyon vòltaj batri front-end, demontre detekte deteksyon liy fay.
Mezi sekirite espesifik
Sekirite segondè vòltaj:Sekirite segondè-vòltaj nan pake batri a asire nan siveyans izolasyon ak sikui anklanche, ki ka diminye risk pou arcing ki te koze pa polisyon oswa kondansasyon. An menm tan an, konsepsyon pyès ki nan konpitè BMS ta dwe swiv estanda ki enpòtan pou asire distans creepage ak clearance elektrik PCB ak konektè yo.
Izolasyon elektrik:Pou asire izolasyon elektrik soti nan vòltaj batri segondè nan interfaces ak lòt inite kontwòl oswa sous pouvwa oksilyè, ekipman izolasyon ki satisfè estanda "izolasyon amelyore" ka itilize. Optokouplè tradisyonèl yo itilize, men kounye a "izolatè dijital" gen pi bon pèfòmans IC.
Mezi prevansyon dife:Mete detèktè tanperati andedan pake batri a epi reponn a tanperati kritik. Capteur mwens metòd deteksyon tanperati (tankou espektroskopi enpedans elektwochimik) ak nouvo metòd mezi tanperati ka itilize tou pou diminye risk pou dife.
Kontaktè ak fuse:Sèvi ak yon kontakè pou dekonekte pake batri a nan sistèm nan, pandan y ap kowòdone ak yon fuse. Konsidere karakteristik operasyonèl tou de ak enpak parazit kapasite ak enduktans nan pake batri a sou seleksyon an nan fusibles.
Sekirite entèn pil yo:BMS ta dwe asire ke batri a chaje nan seri tanperati a espesifye, evite ba-tanperati ityòm plating ak gwo twou san fon egzeyat anvan operasyon an. An menm tan an, algoritm dyagnostik yo ka itilize pou detekte sikui kout entèn yo.
Figi 8. Mezi izolasyon: (a) Izolasyon nan koneksyon IT; (b) Dyagram chema mezi izolasyon.
BMS pyès ki nan konpitè konsepsyon pwoblèm ki gen rapò
Deteksyon defo Capteur:Avèk konpleksite ogmante BMS kenkayri ak aplikasyon lojisyèl, chans pou erè lojisyèl ak echèk Capteur ogmante. Pou egzanp, defo kab nan deteksyon vòltaj batri yo pa fasil detekte nan mezi vòltaj pou kont li, men yo ka detekte nan sistèm balanse batri oswa sikui sous aktyèl.
Tcheke validite Capteur:Lòt defo tankou defo Capteur ka detekte atravè algoritm dyagnostik, epi yo ka tcheke validite siyal Capteur lè l sèvi avèk konpòtman batri elektrik.
Mezi izolasyon
Enpòtans ak estrikti sistèm nan mezi izolasyon:Sistèm nan wo-vòltaj nan machin elektrik oswa pasyèlman elektrik anjeneral konstwi kòm yon rezo IT epi li bezwen detekte premye fay la. Lè w mezire rezistans izolasyon, li nesesè pou konsidere kapasite ak karakteristik rezistans nan sistèm nan, kòm kapasite ka entèfere ak mezi a.
Metòd mezi komen:Metòd komen yo enkli mezire aktyèl mòd komen lè l sèvi avèk yon bobin bouk ak kalkile rezistans izolasyon pa chanje potansyèl ki genyen ant sistèm nan ak chasi a atravè switch ak rezistans. Lòt metòd ki pi senp oswa pi konplèks yo tou prezante.
Estanda mezi izolasyon:Mezi izolasyon gen espesifikasyon estanda ki enpòtan pou metòd mezi ak kondisyon minimòm rezistans izolasyon. Diferan estanda gen diferans nan metòd mezi, valè rezistans, ak tan mezi.
7. Rezime
Kondisyon jeneral ak konsiderasyon konsepsyon:Atik sa a prezante konsèp komen nan pyès ki nan konpitè BMS, kòmanse nan kondisyon jeneral ak bay konsiderasyon aplikasyon. Pwosesis konsepsyon an ta dwe gen ladan anpil paramèt ke posib, men kondisyon yo ta dwe mete dapre bezwen yo nan aparèy la sib. Kondisyon yo nan aplikasyon diferan varye anpil, ak kondisyon sa yo se yon bon pwen depa pou konsiderasyon konsepsyon pake batri.
Topoloji BMS:Estrikti sistèm batri a afekte topoloji BMS a, ak kèk aplikasyon sèvi ak metòd siveyans espesyal pou diminye pwa oswa konpleksite, tankou kat batri komèsyal elektrik machin yo konpare nan Seksyon 3.3, ki gen kèk bagay komen akòz aplikasyon ki sanble yo (tankou lè l sèvi avèk kominikasyon CAN). ), men diferan nan entegrasyon ak kominikasyon entèn yo.
Mezi valè fizik:Seksyon 4 bay yon entwodiksyon detaye sou metòd koleksyon ak transmisyon valè fizik ki nesesè yo. Kondisyon mezi diferan mande pou seleksyon diferan metòd ki baze sou kontrent aplikasyon ak bezwen yo.
Pwoblèm balans:Seksyon 5 dekri rezon ak metòd konpansasyon pou move balans chaj nan pil seri, ak balans pasif kounye a se metòd ki pi souvan itilize.
Sekirite ak fyab:Seksyon 6 bay yon apèsi sou aspè sekirite yo, ki gen ladan konfòmite ak ranje fonksyònman batri pou asire dire lavi epi pwoteje itilizatè yo kont danje ki wo vòltaj. Li entwodui metòd estanda pou siveyans izolasyon ak mansyone nesesite pou konsidere risk nivo sistèm lè pwoteje pil.