(1) Thu thập dữ liệu
Để đảm bảo an toàn cho pin, hệ thống thực hiện thu thập theo thời gian thực điện áp đầu cực và nhiệt độ của từng tế bào, dòng sạc/xả và tổng điện áp của bộ pin trong quá trình sạc và xả. Điều này ngăn ngừa việc sạc quá mức hoặc xả quá mức. Nó liên quan đến việc thu thập dữ liệu về nhiệt độ tế bào và nhiệt độ mạch điện. Nhiệt độ tế bào thường được đo bằng điện trở nhiệt NTC loại dây, trong khi các cực nguồn thường sử dụng điện trở NTC gắn trên bề mặt.
Để đảm bảo an toàn cho pin, hệ thống thực hiện thu thập theo thời gian thực điện áp đầu cực và nhiệt độ của từng tế bào, dòng sạc/xả và tổng điện áp của bộ pin trong quá trình sạc và xả. Điều này ngăn ngừa việc sạc quá mức hoặc xả quá mức. Nó liên quan đến việc thu thập dữ liệu về nhiệt độ tế bào và nhiệt độ mạch điện. Nhiệt độ tế bào thường được đo bằng điện trở nhiệt NTC loại dây, trong khi các cực nguồn thường sử dụng điện trở NTC gắn trên bề mặt.
(2) Ước tính thuật toán SOX
Điều này bao gồm SOC, SOE và SOP. Việc ước tính chính xác Trạng thái sạc (SOC)—dung lượng pin còn lại—đảm bảo SOC vẫn nằm trong phạm vi hợp lý. Điều này ngăn ngừa thiệt hại do sạc quá mức hoặc xả quá mức và cho phép dự đoán theo thời gian thực về năng lượng còn lại hoặc trạng thái sạc.
Điều này bao gồm SOC, SOE và SOP. Việc ước tính chính xác Trạng thái sạc (SOC)—dung lượng pin còn lại—đảm bảo SOC vẫn nằm trong phạm vi hợp lý. Điều này ngăn ngừa thiệt hại do sạc quá mức hoặc xả quá mức và cho phép dự đoán theo thời gian thực về năng lượng còn lại hoặc trạng thái sạc.
- Phương pháp ước tính SOC:
- Truyền thống: Phương pháp tích phân Ampe giờ, phương pháp Điện áp mạch hở (OCV).
- Dựa trên mô hình: Lọc Kalman, Thuật toán lọc hạt.
- Mạng thần kinh: Thuật toán mạng thần kinh.
- Thuật toán trạng thái nguồn (SOP): Xác định công suất sạc/xả tức thời và liên tục tối đa bằng cách tra cứu các bảng dựa trên SOC và nhiệt độ của pin. Tốc độ khử cực của tế bào quyết định tần suất sử dụng năng lượng tối đa. Khi tốc độ tích tụ của các ion Li-ion trên bề mặt màng SEI vượt quá tốc độ hấp thụ của cực dương, điện áp sẽ giảm khiến không thể duy trì công suất tối đa. Do đó, thách thức trong tính toán SOP nằm ở sự chuyển đổi giữa công suất cực đại và công suất liên tục.
- Thuật toán Trạng thái Sức khỏe (SOH): Xác định hai giá trị SOC chính xác dựa trên đường cong OCV-SOC, tính toán mức sạc hoặc mức xả tích lũy (tích hợp Ampe-giờ) giữa hai điểm SOC này để tính toán dung lượng pin và sau đó tính toán SOH.
(3) Chẩn đoán an toàn
- Bảo vệ quá dòng: Bao gồm sạc và xả bảo vệ quá dòng. Nói chung, hai cấp độ bảo vệ được triển khai để đảm bảo an toàn chức năng: Cấp 1 dựa trên phần mềm và Cấp 2 dựa trên phần cứng.
- Bảo vệ quá áp: Xảy ra trong quá trình sạc, được chia thành bảo vệ quá áp Cấp 1 và Cấp 2.
- Bảo vệ thấp áp: Xảy ra trong quá trình phóng điện, được chia thành bảo vệ thấp áp cấp 1 và cấp 2.
- Bảo vệ nhiệt độ: Bao gồm bảo vệ nhiệt độ cao (sạc/xả) và bảo vệ nhiệt độ thấp (sạc/xả).
- Bảo vệ ngắn mạch: Bao gồm dòng điện bảo vệ ngắn mạch và thời gian bảo vệ ngắn mạch.
(4) Quản lý năng lượng
Hệ thống lưu trữ năng lượng pin thường bao gồm hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn tế bào, mỗi tế bào có dung lượng và điện trở trong hơi khác nhau. Khi thời gian hoạt động tăng lên, những khác biệt này càng tăng lên khi mỗi tế bào xuống cấp với tốc độ khác nhau. Nếu điện áp của tế bào không cân bằng, bộ pin sẽ nhanh chóng rơi vào trạng thái không sử dụng được. Cân bằng pin (sạc cân bằng) được sử dụng để đưa tất cả các cell trong gói về trạng thái đồng nhất và nhất quán.
Hệ thống lưu trữ năng lượng pin thường bao gồm hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn tế bào, mỗi tế bào có dung lượng và điện trở trong hơi khác nhau. Khi thời gian hoạt động tăng lên, những khác biệt này càng tăng lên khi mỗi tế bào xuống cấp với tốc độ khác nhau. Nếu điện áp của tế bào không cân bằng, bộ pin sẽ nhanh chóng rơi vào trạng thái không sử dụng được. Cân bằng pin (sạc cân bằng) được sử dụng để đưa tất cả các cell trong gói về trạng thái đồng nhất và nhất quán.
(5) Quản lý thông tin
BMS được phân loại thành các bảng bảo vệ hoàn toàn dựa trên phần cứng và các bảng kết hợp phần mềm với phần cứng.
BMS được phân loại thành các bảng bảo vệ hoàn toàn dựa trên phần cứng và các bảng kết hợp phần mềm với phần cứng.
- BMS Phần cứng thuần túy: Hoạt động với một bộ tham số bảo vệ cố định, cung cấp khả năng bảo vệ và phục hồi dựa trên trạng thái điện áp, dòng điện và nhiệt độ thu được mà không cần sự can thiệp của MCU.
- Phần mềm + Phần cứng: MCU cho phép thu thập thông tin theo thời gian thực và tương tác bên ngoài thông qua các giao thức truyền thông như CAN hoặc RS485, tải lên dữ liệu thời gian thực từ bảng bảo vệ BMS.