Beth Yw System Rheoli Batri?

System Rheoli Batri

Mae System Rheoli Batri (BMS) yn ddyfais a ddefnyddir i reoli pecynnau batri yn effeithiol. Ar gyfer cerbydau trydan, gall caledwedd a meddalwedd BMS sydd wedi'u dylunio'n dda gynyddu ystod gyrru yn effeithiol, ymestyn oes pecyn batri, lleihau costau gweithredu, a sicrhau diogelwch a dibynadwyedd y pecyn batri pŵer. Mae'r system rheoli batri pŵer wedi dod yn elfen graidd anhepgor o gerbydau trydan. Bydd y bennod hon yn canolbwyntio ar gyflwyno cyfansoddiad, swyddogaethau ac egwyddorion gweithio'r system rheoli batri pŵer.

Pensaernïaeth System

Mae caledwedd system rheoli batri nodweddiadol (BMS) yn bennaf yn cynnwys Uned Rheoli Batri (BMU), Uned Rheoli Celloedd (CMU), synwyryddion, harneisiau gwifrau, ac ati. Wrth ddylunio systemau batri pŵer ar raddfa fawr, mae'r dewis o bensaernïaeth BMS yn hanfodol, gan bennu'n uniongyrchol y dulliau cysylltu rhwng unedau caledwedd a'r dull rhaglennu meddalwedd, ac effeithio ar gost y system, dibynadwyedd, rhwyddineb gosod a chynnal a chadw, a mesuriad. Yn seiliedig ar y topoleg rhwng rheolwyr yn y BMS, gellir categoreiddio BMSs yn fras yn ddau fath: integredig a dosbarthu.

1. BM integredig

Mae BMS integredig, a elwir hefyd yn uned BMS sengl, yn cyfeirio at BMS sy'n integreiddio'r rheolydd craidd (BMU) a'r rheolydd cell (CMU) yn un rheolydd, gyda'r rheolydd craidd yn trin swyddogaethau caffael, prosesu a rheoli data yn uniongyrchol. Dangosir topoleg BMS integredig yn Ffigur 8-1.

 

Mae BMS integredig yn gryno, mae ganddynt alluoedd gwrth-ymyrraeth cryf, ac maent yn cynnig cyfathrebu cyflym ar-bwrdd, gan hwyluso caffael data cydamserol. Ar ben hynny, gallant gyflawni holl swyddogaethau BMS mewn un pecyn, gan leihau costau. Fodd bynnag, mae gan BMS integredig gysylltwyr a harneisiau gwifrau cymhleth, sy'n ei gwneud hi'n anodd amddiffyn y system batri pan fydd cylchedau byr yn digwydd mewn gwahanol rannau o'r system. Dim ond ar gyfer modiwlau batri llai y maent yn addas ac mae ganddynt scalability a chynaladwyedd gwael.

 

2. BMS wedi'i ddosbarthu

 

Yn wahanol i dopolegau integredig, mae saernïaeth ddosbarthedig yn rhannu swyddogaeth BMS yn BMU prif fwrdd a CMU caethweision lluosog. Mae'r strwythur modiwlaidd yn symleiddio cydosod modiwl, yn gwneud y gorau o gynllun harnais samplu, ac yn lleddfu anghysondebau gostyngiad foltedd gyda bylchau unffurf. Mae anfanteision yn cynnwys dylunio cyfathrebu a rheoli cost uwch a mwy cymhleth. Yn seiliedig ar amrywiaeth y dulliau cysylltu BMS dosbarthedig, gellir eu rhannu ymhellach yn dri math: cysylltiad seren (gweler Ffigur 8-2), cysylltiad bws, a chysylltiad cadwyn llygad y dydd.

 

(1) Cysylltiad SerenMewn cysylltiad seren, mae'r prif fwrdd BMU wedi'i leoli'n ganolog, ac mae pob modiwl CMU wedi'i gysylltu'n uniongyrchol â phrif fwrdd BMS trwy harnais. Mae cysylltiadau seren yn hwyluso rheolaeth pwynt-, ac nid yw methiant un nod CMU yn effeithio'n sylweddol ar y system. Fodd bynnag, wrth i nifer y modiwlau gynyddu, mae cymhlethdod y llinellau cyfathrebu mewn cysylltiad seren yn cynyddu'n esbonyddol, gan wneud cynnal a chadw yn anodd ac yn cyfyngu ar scalability. Oherwydd cyfyngiadau porthladdoedd prif fwrdd BMS, ni ellir ychwanegu modiwlau CMU yn fympwyol, sy'n ei gwneud yn gymharol brin mewn-cymwysiadau ar raddfa fawr.

 

(2) Cysylltiad BwsMae -saernïaeth system sy'n seiliedig ar fysiau yn hwyluso dylunio modiwlaidd, fel y dangosir yn Ffigur 8-3. Mae'r BMS fel arfer wedi'i rannu'n unedau rheoli lluosog: BMU, CMU, a Batri Join Box (BJB). Mae'r BMU, CMU, a BJB wedi'u cysylltu trwy CAN neu rwydweithiau bysiau eraill. Mae'r BMU yn cyflawni'r swyddogaethau algorithm craidd ar gyfer rheoli batri; mae'r CMU yn perfformio caffael foltedd celloedd, cydraddoli, a mesur tymheredd; mae'r BJB yn perfformio caffaeliad foltedd uchel, cerrynt a thymheredd, gyrru contactor a diagnosteg, a chanfod inswleiddio ar gyfer y pecyn batri; ynysu yn darparu ynysu trydanol, atal ôl-lif rhag llosgi allan y bwrdd cylched a chyfyngu ar osgled ymyrraeth.

 

Mae'r bensaernïaeth sy'n seiliedig ar fysiau yn cynnig cysylltiadau cyfathrebu mwy hyblyg a scalability cryf, gan symleiddio dyluniad pensaernïaeth caledwedd yn fawr, cyflawni modiwlaredd, a gwella cymhwysedd a hygludedd system. Ei brif anfantais yw ei gost gymharol uchel.

 

Mae Daisy chaining yn ddull cysylltu cymharol newydd sydd wedi dod i'r amlwg yn y blynyddoedd diwethaf. Gall y rhyngwyneb drosi signalau SPI deublyg llawn hyd at 1Mb/s yn signalau gwahaniaethol a'u trosglwyddo trwy gebl pâr troellog a thrawsnewidydd syml, cost isel. Er enghraifft, gellir cydgysylltu dyfeisiau AFE Linear Technology (LTC6811) i ffurfio BMS. Mae newidydd bach, cost isel yn disodli'r ynysydd data. Ar ochr y prif ficrobrosesydd rheoli, mae addasydd bach IC (LTC6820) yn darparu'r prif ryngwyneb rheolydd. Er bod rhwydweithio cadwyn llygad y dydd un cyfeiriad yn syml, gall methiant unrhyw nod effeithio ar gyfathrebu'r system gyfan. Felly, mae cadwyn well o lygad y dydd, fel y dangosir yn Ffigur 8-4, wedi'i datblygu a'i chymhwyso yng nghynhyrchion BMS gweithgynhyrchwyr cerbydau ynni newydd mawr fel Tesla. O'i gymharu â chysylltiadau bws CAN, mae cadwyno llygad y dydd yn is o ran cost ac yn llai o ran maint, ond mae ganddo scalability gwael, uchafswm cyfyngedig o nodau, ac anhawster wrth drin materion rheoli batri mewn senarios mwy cymhleth megis systemau storio ynni ar raddfa fawr.

Swyddogaethau Sylfaenol

Yn gyffredinol, mae swyddogaethau sylfaenol System Rheoli Batri (BMS) yn cynnwys: caffael data, amcangyfrif cyflwr batri, rheoli ynni, rheoli diogelwch, rheolaeth thermol, rheoli cydraddoli, swyddogaethau cyfathrebu, a rhyngwyneb peiriant dynol. Mae Ffigur 8-5 yn dangos diagram bloc swyddogaethol o system rheoli batri.

1. Caffael Data

Caffael data yw sylfaen yr holl algorithmau a rheolaethau mewn System Rheoli Batri (BMS). Felly, mae cyfradd samplu, cywirdeb, a nodweddion cyn-hidlo yn ddangosyddion hanfodol sy'n effeithio ar berfformiad system batri. Mae'r gyfradd caffael data yn cael ei bennu gan y senario a'r swyddogaeth. Er enghraifft, gyda chyflenwad pŵer wrth gefn, gall y gyfradd caffael data fod mor isel ag un ffrâm fesul 10 eiliad neu hyd yn oed y funud; tra ar gyfer gwrthrychau gyda cherrynt sy'n newid yn gyflym (fel cerbydau), rhaid cael data o leiaf unwaith bob 1 eiliad, gyda rhywfaint o ddata sy'n ymwneud â diogelwch yn gofyn am amlder samplu mor isel â 100ms neu 10ms.

2. Amcangyfrif Cyflwr Batri

Mae amcangyfrif cyflwr batri yn bennaf yn cynnwys dwy agwedd:Cyflwr Arwystlon (SOC)aCyflwr Iechyd (SOH). Mae SOC yn nodweddu'r tâl presennol sy'n weddill o'r pecyn batri ac mae'n sail ar gyfer amcangyfrif ystod gyrru cerbyd trydan. Mae SOH yn baramedr a ddefnyddir i gynrychioli hyd oes weddill y batri a chyflyrau iechyd eraill.

3. Rheoli Ynni

Mae rheoli ynni yn sicrhau nad yw allbwn ynni amser real a mewnbwn y batri yn fwy na gallu cario'r batri a'r system. Mewn gwirionedd, mae tymheredd, SOC, a SOH, ymhlith ffactorau eraill, yn effeithio ar gapasiti gwefru/rhyddhau batri. Ar yr un pryd, ar lefel y system, rhaid osgoi risgiau megis gorboethi a chylched yn toddi. Felly, mae rheoli ynni yn broses reoli fyd-eang yn bennaf gan ddefnyddio cerrynt, foltedd, tymheredd, SOC, a SOH fel mewnbynnau.

4. Rheoli Diogelwch

Monitro foltedd batri, cerrynt a thymheredd i sicrhau nad ydynt yn fwy na'r ystodau arferol. Mae BMS modern (System Rheoli Batri) nid yn unig yn monitro'r pecyn batri cyfan ond mae hefyd yn darparu rheolaeth fanwl dros amodau celloedd unigol eithafol megis gordalu, gor-rhyddhau, a thros{2}}dymheredd.

5. Rheolaeth Thermol

Oeri'r batri pan fydd ei dymheredd gweithredu yn rhy uchel a'i gynhesu pan fydd yn disgyn o dan derfyn isaf ei dymheredd gweithredu addas i gadw'r batri o fewn ei ystod gweithredu gorau posibl a chynnal cydbwysedd tymheredd ymhlith celloedd unigol yn ystod y llawdriniaeth. Mae rheolaeth thermol yn arbennig o angenrheidiol ar gyfer batris a ddefnyddir o dan amodau gollwng pŵer uchel a thymheredd uchel.

6. Rheoli Cydbwyso

Gall anghysondebau mewn perfformiad batri arwain at ddirywiad ym mherfformiad cyffredinol pecyn batri a hyd yn oed risgiau diogelwch. Mae cylchedau cydbwyso yn cael eu gosod rhwng y celloedd unigol yn y pecyn batri i sicrhau bod amodau codi tâl a gollwng pob cell unigol mor gyson â phosibl, a thrwy hynny wella perfformiad cyffredinol y pecyn batri.

7. Swyddogaethau Cyfathrebu

Un o swyddogaethau hanfodol system rheoli batri (BMS) yw galluogi cyfathrebu paramedrau batri a gwybodaeth gyda dyfeisiau ar y bwrdd neu oddi ar y bwrdd, gan ddarparu data ar gyfer rheoli gwefru/rhyddhau a rheoli cerbydau. Yn dibynnu ar y cais, gall cyfnewid data ddefnyddio gwahanol ryngwynebau cyfathrebu, megis signalau analog, signalau PWM, bws CAN, neu ryngwynebau cyfresol I2C.

8.-Rhyngwyneb Peiriant(AEM) Dynol

Yr AEM yw'r rhyngwyneb cyfryngol ar gyfer rhyngweithio peiriant dynol. Mae'n defnyddio dyfeisiau mewnbwn ac allbwn priodol i alluogi deialog a rhyngweithio effeithiol rhwng bodau dynol a'r peiriannau y maent yn eu gweithredu. Mewn BMS, mae'r AEM yn cynnwys gwybodaeth arddangos a botymau a nobiau rheoli, wedi'u ffurfweddu yn unol â gofynion dylunio.