Basisstructuur en werkingsprincipe van BMS voor nieuwe energievoertuigen

Er bestaat geen strikte definitie van een batterijbeheersysteem (BMS). We kunnen het als volgt begrijpen: Een batterijbeheersysteem is een apparaat dat wordt gebruikt om het batterijpakket veilig te bewaken en effectief te beheren, de normale werking van het voedingssysteem te behouden en de levensduur van de batterij te verlengen. Het is algemeen bekend als batterij-oppas of batterijmanager. Het kan de bedrijfsstatus van de accu controleren (accuspanning, stroomsterkte en temperatuur), de accucapaciteit (SOC) en het overeenkomstige resterende rijbereik voorspellen, en de accu beheren om over-ontlading, overladen, oververhitting en ernstige spanningsonbalans tussen individuele cellen te voorkomen, waardoor het gebruik van de accuopslagcapaciteit en de levensduur wordt gemaximaliseerd.

Classificatie:

Batterijbeheersystemen kunnen op basis van hun structuur worden ingedeeld in gedistribueerde systemen, gecentraliseerde systemen en geïntegreerde systemen.

1. Gedistribueerd systeem

Kerndefinitie:

Een gedistribueerd BMS, ook wel modulair BMS genoemd, wordt gekenmerkt door "gedecentraliseerde functies en gecentraliseerd beheer". Het distribueert de accugegevensverzameling en enkele verwerkingsfuncties naar meerdere onafhankelijke slave-regeleenheden binnen de accumodule of het accupakket, terwijl een master-regeleenheid verantwoordelijk is voor geavanceerde algoritmen en voertuigcommunicatie.

Analyse van professionele kenmerken:

Voordelen:

• Hoge schaalbaarheid en modulariteit: door slave-besturingseenheden toe te voegen of te verwijderen, kan het eenvoudig worden aangepast aan platforms met verschillende stroom- en spanningsniveaus, waardoor platform-gebaseerd ontwerp wordt vergemakkelijkt.
• Eenvoudige bedrading en hoge betrouwbaarheid: het bemonsteringsharnas van elke module is extreem kort en netjes, waardoor het risico op interferentie door analoge signaaltransmissie over lange- afstanden wordt verminderd en de meetnauwkeurigheid en de elektromagnetische compatibiliteit van het systeem worden verbeterd.
• Hoge veiligheid: de bemonsteringspunten voor hoog-spanning zijn verspreid, waardoor het risico op indringing van hoog-hoogspanning in laag-systemen met lage spanning wordt verminderd. De hoofdbesturingseenheid kan buiten het hoogspanningsgebied worden geplaatst.

Nadelen:

• Hoge systeemcomplexiteit: Vereist de ontwikkeling en het beheer van twee hardware-eenheden (master en slave) en complexe communicatieprotocollen.
• Relatief hoge kosten: De totale hardwarekosten van meerdere slave-besturingseenheden kunnen hoger zijn.
• Typische toepassingen: elektrische voertuigen, grootschalige energieopslagsystemen-, robots en andere scenario's die een hoge mate van modulariteit, schaalbaarheid, veiligheid en nauwkeurigheid vereisen.

2. Gecentraliseerd systeem

Kerndefinitie:

Het gecentraliseerde BMS maakt gebruik van een "geïntegreerde acquisitie, gecentraliseerde verwerking" -architectuur. Alle functies zijn geïntegreerd in één centrale controller en alle accucelspannings- en temperatuursignalen zijn via lange kabelbomen rechtstreeks verbonden met de acquisitiepoorten op de centrale controller.

Analyse van professionele kenmerken:

Voordelen:

• Eenvoudige structuur, lage kosten: één controller, geen master-slave-communicatieprotocol, relatief eenvoudige softwareontwikkeling en de laagste totale kosten in systemen met kleine- capaciteit.
• Directe gegevensverwerking: alle gegevens worden verwerkt binnen één enkele chip, waardoor synchronisatie tussen knooppunten en transmissievertragingen overbodig wordt.

Nadelen:

• Slechte schaalbaarheid: de I/O-poorten van de controller zijn vast, waardoor aanpassing aan systemen met verschillende aantallen batterijen moeilijk is.
• Hoog betrouwbaarheidsrisico: bemonsteringsharnassen voor lange- afstanden zijn gevoelig voor interferentie, wat leidt tot verminderde meetnauwkeurigheid; de talrijke en lange kabelbomen resulteren in een hoog uitvalpercentage van connectoren.
• Inflexibele lay-out: de centrale controller moet zich dicht bij het accupakket bevinden en de lay-out van de kabelboom is vast, wat niet bevorderlijk is voor de algehele voertuiglay-out.
• Veiligheidsrisico's: alle bemonsteringspunten voor hoge- spanning zijn geconcentreerd op één plaats, waardoor het risico bestaat dat er een- punt uitvalt, wat leidt tot het uitvallen van het hele systeem.

Typische toepassingen: elektrische voertuigen met lage-snelheid, elektrisch gereedschap, energieopslagkasten met kleine- capaciteit en consumentenelektronica met extreem strenge kosten en ruimtevereisten.

3. Geïntegreerd systeem

Kerndefinitie:

Het geïntegreerde BMS is het product van een diepe integratie van elektrische en mechanische componenten, en belichaamt "hardware- en software-integratie, hoge mate van integratie". Het integreert de belangrijkste hardwarefuncties van het BMS (zoals AFE, MCU) rechtstreeks op de besturings- en beveiligingskaart van het batterijpakket, en soms zelfs fysiek met andere componenten in het batterijpakket (zoals hoog-spanningsontkoppelingsapparaten, stroomsensoren).

Analyse van professionele kenmerken:

Voordelen:

• Klein formaat, extreem hoog ruimtegebruik: zeer geschikt voor toepassingen met beperkte ruimte-.
• Optimalisatie van kosten en supply chain: Reduceert materialen zoals behuizingen en connectoren, waardoor productie en montage worden vereenvoudigd.
• Sterk prestatiegericht: geoptimaliseerd ontwerp voor specifieke batterijpakketten, voor optimale prestaties.

Nadelen:

• Bijna geen schaalbaarheid: diep geïntegreerd met het batterijpakket, kan het niet worden gebruikt voor batterijsystemen met andere specificaties.
• Moeilijk onderhoud en vervanging: In geval van een storing moet meestal de hele besturingskaart of zelfs de hele batterijpakketmodule worden vervangen.
• Uitdagingen op het gebied van warmteafvoer en isolatie: integratie met hoge-dichtheid brengt uitdagingen met zich mee op het gebied van het ontwerp van de warmteafvoer en hogere eisen aan het isolatieontwerp van hoog- en laagspanningscircuits.

Typische toepassingen zijn onder meer: ​​consumentenelektronica, elektrische twee-wielers, compacte producten voor energieopslag in huis en accupakketten voor sommige PHEV/HEV-voertuigen die prioriteit geven aan maximaal ruimtegebruik.

Het batterijbeheersysteem bestaat hoofdzakelijk uit de volgende onderdelen: een centrale verwerkingseenheid (ook wel hoofdbesturingsmodule of ECU genoemd), een data-acquisitie-eenheid (acquisitiemodule BMU), een balanceringseenheid, een weergave-eenheid, besturingscomponenten (relais, zekeringen) en detectiecomponenten (lekdetectie, stroomsensoren, temperatuursensoren, etc.).

De centrale verwerkingseenheid bestaat uit een hoofdbesturingskaart en een hoogspanningsregelcircuit; de data-acquisitie-eenheid bestaat uit een temperatuuracquisitiemodule en een spanningsacquisitiemodule. In de meeste toepassingen zijn de balanceringsmodule en de detectiemodule samen geïntegreerd; de weergave-eenheid bestaat uit een weergavebord, een LCD-scherm, een toetsenbord en een hostcomputer. CAN-veldbustechnologie wordt doorgaans gebruikt om informatiecommunicatie tussen deze componenten en met het multi-energiesysteem van het voertuig te realiseren.

In het batterijbeheersysteem van een lithium-ionbatterij van een fabrikant van nieuwe energievoertuigen gebruikt het systeem een ​​master-slave-structuur. Eén BMS-hoofdbesturingsmodule kan maximaal 256 acquisitiemodules besturen, en elke acquisitiemodule kan maximaal 16 spanningskanalen en 8 temperatuurkanalen verzamelen en verwerken. Het kan realtime monitoring uitvoeren van de laad- en ontlaadstatus van de batterij, gegevensverwerking, SOC-schatting, schatting van het rijbereik, laad- en ontlaadcontrole en andere functies.

Het belangrijkste werkingsprincipe van het BMS kan eenvoudig als volgt worden samengevat: nadat het data-acquisitiecircuit informatie over de batterijstatus heeft verzameld, verwerkt en analyseert de elektronische besturingseenheid de gegevens, en geeft vervolgens besturingsopdrachten aan de relevante functionele modules binnen het systeem op basis van de analyseresultaten, en verzendt informatie naar de buitenwereld.

ACEY-BP24-300A400Abms-testmachine, hoge mate van automatisering, hoge testsnelheid en hoge testnauwkeurigheid. Met testfunctie van bescherming tegen overbelasting, herstel van overbelasting, bescherming tegen overlading, herstel van overontlading, bescherming tegen overstroom (overlaadstroom en overontladingsstroom), interne weerstand, eigen- verbruik, kortsluitbeveiliging, beschermingstijd tegen overlading, beschermingstijd tegen overstroom, beschermingstijd tegen overontlading, balansstroom, balansspanning etc.

Het gebruik van batterijen in aandrijfsystemen voor auto's is een complex proces. Batterijen moeten de veiligheid, de vermogensdichtheid en de energiedichtheid verbeteren en de zelfontlading- en de kosten verlagen. Bovendien moet er rekening worden gehouden met veel speciale zaken die verband houden met het gebruik ervan in voertuigen, zoals de consistentie van de accu, de onderlinge -verbindingen tussen de accu's, bescherming tegen lekkage en hoog-spanningsveiligheid, ventilatie en warmteafvoer, de water- en stofdichtheid van het accupakket, en de onderhoudbaarheid van het systeem. Alleen door deze problemen op te lossen kunnen energiebatterijen op grote schaal worden gebruikt in elektrische voertuigen.

Acey Intelligentis gespecialiseerd in het leveren van geïntegreerde oplossingen voor halfautomatische en volautomatische assemblagelijnen voor lithium-ionbatterijpakketten die worden gebruikt in energieopslagsystemen (ESS), onbemande luchtvaartuigen (UAV's), elektrische fietsen, elektrische scooters, elektrisch gereedschap, twee- en driewielers en aanverwante toepassingen. Daarnaast leveren we een compleet assortiment assemblageapparatuur voor accu's, waaronder celsorteermachines, accusorteermachines, isolatiepapierplakmachine, CCD-tester, handmatige/automatische accupuntlasapparaten, BMS-testers, uitgebreide accutesters en accutestsystemen.

Neem nu contact op