(1) การได้มาซึ่งข้อมูล
เพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยของแบตเตอรี่ ระบบจะทำการรับแรงดันเทอร์มินัลและอุณหภูมิของแต่ละเซลล์แบบเรียลไทม์ กระแสการชาร์จ/คายประจุ และแรงดันไฟฟ้ารวมของชุดแบตเตอรี่ในระหว่างกระบวนการชาร์จและการคายประจุ เพื่อป้องกันการชาร์จไฟเกินหรือการคายประจุมากเกินไป มันเกี่ยวข้องกับการรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิของเซลล์และอุณหภูมิวงจรไฟฟ้า โดยทั่วไปอุณหภูมิของเซลล์จะวัดโดยใช้เทอร์มิสเตอร์ NTC ชนิดสายไฟ ในขณะที่ขั้วจ่ายไฟโดยทั่วไปจะใช้ตัวต้านทาน NTC แบบยึดบนพื้นผิว
เพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยของแบตเตอรี่ ระบบจะทำการรับแรงดันเทอร์มินัลและอุณหภูมิของแต่ละเซลล์แบบเรียลไทม์ กระแสการชาร์จ/คายประจุ และแรงดันไฟฟ้ารวมของชุดแบตเตอรี่ในระหว่างกระบวนการชาร์จและการคายประจุ เพื่อป้องกันการชาร์จไฟเกินหรือการคายประจุมากเกินไป มันเกี่ยวข้องกับการรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิของเซลล์และอุณหภูมิวงจรไฟฟ้า โดยทั่วไปอุณหภูมิของเซลล์จะวัดโดยใช้เทอร์มิสเตอร์ NTC ชนิดสายไฟ ในขณะที่ขั้วจ่ายไฟโดยทั่วไปจะใช้ตัวต้านทาน NTC แบบยึดบนพื้นผิว
(2) การประมาณค่าอัลกอริทึม SOX
ซึ่งรวมถึง SOC, SOE และ SOP การประมาณสถานะการชาร์จ (SOC) ของแบตเตอรี่ที่เหลืออยู่อย่างแม่นยำ ช่วยให้มั่นใจได้ว่า SOC จะยังคงอยู่ในช่วงที่เหมาะสม ซึ่งจะช่วยป้องกันความเสียหายจากการชาร์จไฟเกินหรือการคายประจุมากเกินไป และช่วยให้สามารถคาดการณ์พลังงานที่เหลืออยู่หรือสถานะการชาร์จได้แบบเรียลไทม์
ซึ่งรวมถึง SOC, SOE และ SOP การประมาณสถานะการชาร์จ (SOC) ของแบตเตอรี่ที่เหลืออยู่อย่างแม่นยำ ช่วยให้มั่นใจได้ว่า SOC จะยังคงอยู่ในช่วงที่เหมาะสม ซึ่งจะช่วยป้องกันความเสียหายจากการชาร์จไฟเกินหรือการคายประจุมากเกินไป และช่วยให้สามารถคาดการณ์พลังงานที่เหลืออยู่หรือสถานะการชาร์จได้แบบเรียลไทม์
- วิธีการประมาณค่า SOC:
- แบบดั้งเดิม: วิธีการรวมแอมแปร์ชั่วโมง, วิธีแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (OCV)
- ตามแบบจำลอง: การกรองคาลมาน อัลกอริธึมการกรองอนุภาค
- โครงข่ายประสาทเทียม: อัลกอริธึมโครงข่ายประสาทเทียม
- อัลกอริทึมสถานะของพลังงาน (SOP): กำหนดพลังงานการชาร์จ/คายประจุต่อเนื่องสูงสุดในทันทีโดยการค้นหาตารางตาม SOC และอุณหภูมิของแบตเตอรี่ ความเร็วดีโพลาไรเซชันของเซลล์จะกำหนดความถี่ของการใช้พลังงานสูงสุด เมื่อความเร็วการสะสมของ Li-ion บนพื้นผิวฟิล์ม SEI เกินความเร็วการดูดซับของขั้วบวก แรงดันไฟฟ้าตกจะเกิดขึ้น ทำให้ไม่สามารถรักษาพลังงานสูงสุดไว้ได้ ดังนั้น ความท้าทายในการคำนวณ SOP จึงอยู่ที่การเปลี่ยนแปลงระหว่างกำลังสูงสุดและกำลังต่อเนื่อง
- อัลกอริทึมสภาวะสุขภาพ (SOH): กำหนดค่า SOC ที่แม่นยำสองค่าตามกราฟ OCV-SOC คำนวณประจุหรือการคายประจุสะสม (การรวมแอมแปร์-ชั่วโมง) ระหว่างจุด SOC ทั้งสองจุดนี้เพื่อหาความจุของแบตเตอรี่ จากนั้นจึงคำนวณ SOH ในภายหลัง
(3) การวินิจฉัยความปลอดภัย
- การป้องกันกระแสเกิน: รวมถึงการชาร์จและการคายประจุการป้องกันกระแสเกิน โดยทั่วไปแล้ว จะมีการใช้การป้องกันสองระดับเพื่อความปลอดภัยในการใช้งาน: ระดับ 1 เป็นแบบซอฟต์แวร์ และระดับ 2 เป็นแบบฮาร์ดแวร์
- การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน: เกิดขึ้นระหว่างการชาร์จ แบ่งออกเป็นการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินระดับ 1 และระดับ 2
- การป้องกันแรงดันตก: เกิดขึ้นระหว่างการคายประจุ แบ่งออกเป็นการป้องกันแรงดันตกระดับ 1 และระดับ 2
- การป้องกันอุณหภูมิ: รวมถึงการป้องกันอุณหภูมิสูง (การชาร์จ/การคายประจุ) และการป้องกันอุณหภูมิต่ำ (การชาร์จ/การคายประจุ)
- การป้องกันการลัดวงจร: รวมถึงกระแสการป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรและเวลาการป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร
(4) การจัดการพลังงาน
โดยทั่วไประบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ประกอบด้วยเซลล์หลายร้อยหรือหลายพันเซลล์ โดยแต่ละเซลล์มีความจุและความต้านทานภายในแตกต่างกันเล็กน้อย เมื่อเวลาการทำงานเพิ่มขึ้น ความแตกต่างเหล่านี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อเซลล์แต่ละเซลล์เสื่อมสภาพในอัตราที่แตกต่างกัน หากแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ไม่สมดุล ชุดแบตเตอรี่จะเข้าสู่สถานะใช้งานไม่ได้อย่างรวดเร็ว การปรับสมดุลแบตเตอรี่ (การชาร์จแบบเท่ากัน) ใช้เพื่อนำเซลล์ทั้งหมดในชุดให้มีสถานะสม่ำเสมอและสม่ำเสมอ
โดยทั่วไประบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ประกอบด้วยเซลล์หลายร้อยหรือหลายพันเซลล์ โดยแต่ละเซลล์มีความจุและความต้านทานภายในแตกต่างกันเล็กน้อย เมื่อเวลาการทำงานเพิ่มขึ้น ความแตกต่างเหล่านี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อเซลล์แต่ละเซลล์เสื่อมสภาพในอัตราที่แตกต่างกัน หากแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ไม่สมดุล ชุดแบตเตอรี่จะเข้าสู่สถานะใช้งานไม่ได้อย่างรวดเร็ว การปรับสมดุลแบตเตอรี่ (การชาร์จแบบเท่ากัน) ใช้เพื่อนำเซลล์ทั้งหมดในชุดให้มีสถานะสม่ำเสมอและสม่ำเสมอ
(5) การจัดการข้อมูล
BMS ถูกแบ่งออกเป็นบอร์ดป้องกันที่ใช้ฮาร์ดแวร์ล้วนๆ และบอร์ดที่รวมซอฟต์แวร์เข้ากับฮาร์ดแวร์
BMS ถูกแบ่งออกเป็นบอร์ดป้องกันที่ใช้ฮาร์ดแวร์ล้วนๆ และบอร์ดที่รวมซอฟต์แวร์เข้ากับฮาร์ดแวร์
- Pure Hardware BMS: ทำงานด้วยชุดพารามิเตอร์การป้องกันคงที่ ให้การป้องกันและการกู้คืนตามสถานะแรงดัน กระแส และอุณหภูมิที่ได้รับโดยไม่มีการแทรกแซงของ MCU
- ซอฟต์แวร์ + ฮาร์ดแวร์: MCU ช่วยให้สามารถรับข้อมูลแบบเรียลไทม์และโต้ตอบภายนอกผ่านโปรโตคอลการสื่อสาร เช่น CAN หรือ RS485 โดยอัปโหลดข้อมูลแบบเรียลไทม์จากบอร์ดป้องกัน BMS