(1) Απόκτηση Δεδομένων
Για να διασφαλιστεί η ασφάλεια της μπαταρίας, το σύστημα εκτελεί σε πραγματικό χρόνο απόκτηση της τάσης και της θερμοκρασίας ακροδεκτών κάθε κυψέλης, του ρεύματος φόρτισης/εκφόρτισης και της συνολικής τάσης της μπαταρίας κατά τη διάρκεια των διαδικασιών φόρτισης και εκφόρτισης. Αυτό αποτρέπει την υπερφόρτιση ή την υπερφόρτιση. Περιλαμβάνει τη συλλογή δεδομένων σχετικά με τη θερμοκρασία του στοιχείου και τη θερμοκρασία του κυκλώματος ισχύος. Η θερμοκρασία κυψέλης μετριέται συνήθως χρησιμοποιώντας θερμίστορ NTC τύπου σύρματος, ενώ οι ακροδέκτες ισχύος χρησιμοποιούν γενικά αντιστάσεις NTC επιφανειακής τοποθέτησης.
Για να διασφαλιστεί η ασφάλεια της μπαταρίας, το σύστημα εκτελεί σε πραγματικό χρόνο απόκτηση της τάσης και της θερμοκρασίας ακροδεκτών κάθε κυψέλης, του ρεύματος φόρτισης/εκφόρτισης και της συνολικής τάσης της μπαταρίας κατά τη διάρκεια των διαδικασιών φόρτισης και εκφόρτισης. Αυτό αποτρέπει την υπερφόρτιση ή την υπερφόρτιση. Περιλαμβάνει τη συλλογή δεδομένων σχετικά με τη θερμοκρασία του στοιχείου και τη θερμοκρασία του κυκλώματος ισχύος. Η θερμοκρασία κυψέλης μετριέται συνήθως χρησιμοποιώντας θερμίστορ NTC τύπου σύρματος, ενώ οι ακροδέκτες ισχύος χρησιμοποιούν γενικά αντιστάσεις NTC επιφανειακής τοποθέτησης.
(2) Εκτίμηση αλγορίθμου SOX
Αυτό περιλαμβάνει SOC, SOE και SOP. Η ακριβής εκτίμηση της κατάστασης φόρτισης (SOC) —της υπολειπόμενης χωρητικότητας της μπαταρίας— διασφαλίζει ότι το SOC παραμένει εντός εύλογου εύρους. Αυτό αποτρέπει τη ζημιά από υπερφόρτιση ή υπερφόρτιση και επιτρέπει την πρόβλεψη σε πραγματικό χρόνο της υπολειπόμενης ενέργειας ή της κατάστασης φόρτισης.
Αυτό περιλαμβάνει SOC, SOE και SOP. Η ακριβής εκτίμηση της κατάστασης φόρτισης (SOC) —της υπολειπόμενης χωρητικότητας της μπαταρίας— διασφαλίζει ότι το SOC παραμένει εντός εύλογου εύρους. Αυτό αποτρέπει τη ζημιά από υπερφόρτιση ή υπερφόρτιση και επιτρέπει την πρόβλεψη σε πραγματικό χρόνο της υπολειπόμενης ενέργειας ή της κατάστασης φόρτισης.
- Μέθοδοι εκτίμησης SOC:
- Παραδοσιακά: Μέθοδος ολοκλήρωσης αμπέρ-ωρών, μέθοδος τάσης ανοιχτού κυκλώματος (OCV).
- Βασισμένο σε μοντέλο: Φιλτράρισμα Kalman, Αλγόριθμοι φιλτραρίσματος σωματιδίων.
- Νευρωνικά δίκτυα: Αλγόριθμοι νευρωνικών δικτύων.
- Αλγόριθμος κατάστασης ισχύος (SOP): Προσδιορίζει τη μέγιστη συνεχή και στιγμιαία ισχύ φόρτισης/εκφόρτισης αναζητώντας πίνακες με βάση το SOC και τη θερμοκρασία της μπαταρίας. Η ταχύτητα αποπόλωσης της κυψέλης υπαγορεύει τη συχνότητα της μέγιστης χρήσης ενέργειας. Όταν η ταχύτητα συσσώρευσης ιόντων λιθίου στην επιφάνεια του φιλμ SEI υπερβαίνει την ταχύτητα απορρόφησης της ανόδου, συμβαίνουν πτώσεις τάσης, καθιστώντας αδύνατη τη διατήρηση της μέγιστης ισχύος. Επομένως, η πρόκληση στον υπολογισμό του SOP έγκειται στη μετάβαση μεταξύ ισχύος αιχμής και συνεχούς ισχύος.
- Αλγόριθμος κατάστασης υγείας (SOH): Προσδιορίζει δύο ακριβείς τιμές SOC με βάση την καμπύλη OCV-SOC, υπολογίζει τη συσσωρευμένη φόρτιση ή εκφόρτιση (ολοκλήρωση αμπέρ-ώρας) μεταξύ αυτών των δύο σημείων SOC για να εξάγει τη χωρητικότητα της μπαταρίας και στη συνέχεια υπολογίζει το SOH.
(3) Διαγνωστικά ασφαλείας
- Προστασία υπερέντασης: Περιλαμβάνει προστασία από υπερένταση φόρτισης και εκφόρτισης. Γενικά, εφαρμόζονται δύο επίπεδα προστασίας για λειτουργική ασφάλεια: Το Επίπεδο 1 βασίζεται σε λογισμικό και το Επίπεδο 2 βασίζεται σε υλικό.
- Προστασία από υπέρταση: Εμφανίζεται κατά τη φόρτιση, χωρισμένη σε προστασία από υπέρταση επιπέδου 1 και επιπέδου 2.
- Προστασία υπότασης: Εμφανίζεται κατά την εκφόρτιση, χωρισμένη σε προστασία από υπόταση επιπέδου 1 και επιπέδου 2.
- Προστασία θερμοκρασίας: Περιλαμβάνει προστασία υψηλής θερμοκρασίας (φόρτιση/εκφόρτιση) και προστασία χαμηλής θερμοκρασίας (φόρτιση/εκφόρτιση).
- Προστασία από βραχυκύκλωμα: Περιλαμβάνει το ρεύμα προστασίας από βραχυκύκλωμα και τον χρόνο προστασίας από βραχυκύκλωμα.
(4) Διαχείριση Ενέργειας
Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας της μπαταρίας αποτελούνται συνήθως από εκατοντάδες ή και χιλιάδες κυψέλες, το καθένα με ελαφρώς διαφορετικές χωρητικότητες και εσωτερικές αντιστάσεις. Καθώς ο χρόνος λειτουργίας αυξάνεται, αυτές οι διαφορές αυξάνονται καθώς κάθε κύτταρο αποικοδομείται με διαφορετικό ρυθμό. Εάν οι τάσεις της κυψέλης δεν είναι ισορροπημένες, η μπαταρία θα φτάσει γρήγορα σε κατάσταση αχρηστίας. Η εξισορρόπηση της μπαταρίας (φόρτιση εξισορρόπησης) χρησιμοποιείται για να φέρει όλα τα στοιχεία της συσκευασίας σε ομοιόμορφη και συνεπή κατάσταση.
Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας της μπαταρίας αποτελούνται συνήθως από εκατοντάδες ή και χιλιάδες κυψέλες, το καθένα με ελαφρώς διαφορετικές χωρητικότητες και εσωτερικές αντιστάσεις. Καθώς ο χρόνος λειτουργίας αυξάνεται, αυτές οι διαφορές αυξάνονται καθώς κάθε κύτταρο αποικοδομείται με διαφορετικό ρυθμό. Εάν οι τάσεις της κυψέλης δεν είναι ισορροπημένες, η μπαταρία θα φτάσει γρήγορα σε κατάσταση αχρηστίας. Η εξισορρόπηση της μπαταρίας (φόρτιση εξισορρόπησης) χρησιμοποιείται για να φέρει όλα τα στοιχεία της συσκευασίας σε ομοιόμορφη και συνεπή κατάσταση.
(5) Διαχείριση Πληροφοριών
Το BMS κατηγοριοποιείται σε πλακέτες προστασίας που βασίζονται αποκλειστικά σε υλικό και σε εκείνες που συνδυάζουν λογισμικό με υλικό.
Το BMS κατηγοριοποιείται σε πλακέτες προστασίας που βασίζονται αποκλειστικά σε υλικό και σε εκείνες που συνδυάζουν λογισμικό με υλικό.
- Pure Hardware BMS: Λειτουργεί με ένα σταθερό σύνολο παραμέτρων προστασίας, παρέχοντας προστασία και ανάκτηση με βάση τις ληφθείσες καταστάσεις τάσης, ρεύματος και θερμοκρασίας χωρίς παρέμβαση MCU.
- Λογισμικό + Υλικό: Το MCU επιτρέπει την απόκτηση πληροφοριών σε πραγματικό χρόνο και αλληλεπιδρά εξωτερικά μέσω πρωτοκόλλων επικοινωνίας όπως το CAN ή το RS485, μεταφορτώνοντας δεδομένα σε πραγματικό χρόνο από την πλακέτα προστασίας BMS.