ब्याट्री व्यवस्थापन प्रणाली के हो?

परिभाषा

ब्याट्री व्यवस्थापन प्रणाली (BMS) ब्याट्री प्याकको निरीक्षणमा समर्पित प्रविधि हो, जुन ब्याट्री कक्षहरूको एक संयोजन हो, विद्युतीय रूपमा एक पंक्ति x स्तम्भ म्याट्रिक्स कन्फिगरेसनमा व्यवस्थित गरिएको भोल्टेजको लक्षित दायरा र वर्तमानको बिरूद्ध समयको अवधिको लागि वितरण सक्षम गर्न। अपेक्षित लोड परिदृश्यहरू।BMS ले प्रदान गर्ने निरीक्षणमा सामान्यतया निम्न समावेश हुन्छन्:

• ब्याट्री निगरानी गर्दै
• ब्याट्री सुरक्षा प्रदान गर्दै
• ब्याट्रीको परिचालन अवस्था अनुमान गर्दै
• लगातार ब्याट्री प्रदर्शन अनुकूलन
• बाह्य उपकरणहरूमा परिचालन स्थिति रिपोर्ट गर्दै

यहाँ, "ब्याट्री" शब्दले सम्पूर्ण प्याकलाई बुझाउँछ;यद्यपि, निगरानी र नियन्त्रण कार्यहरू विशेष रूपमा व्यक्तिगत कक्षहरूमा लागू हुन्छन्, वा सेलहरूको समूहहरूलाई समग्र ब्याट्री प्याक एसेम्बलीमा मोड्युल भनिन्छ।लिथियम-आयन रिचार्जेबल सेलहरूमा उच्चतम ऊर्जा घनत्व हुन्छ र धेरै उपभोक्ता उत्पादनहरूका लागि ब्याट्री प्याकहरूको लागि मानक छनोट हो, ल्यापटपदेखि विद्युतीय सवारी साधनहरू।तिनीहरूले उत्कृष्ट प्रदर्शन गर्दा, ब्याट्रीको कार्यसम्पादनमा सम्झौता गर्नेदेखि लिएर खतरनाक नतिजाहरू सम्मका परिणामहरू सहित, सामान्यतया कडा सुरक्षित अपरेटिङ एरिया (SOA) बाहिर सञ्चालन गरेमा तिनीहरू माफ गर्न नसक्ने हुन सक्छन्।BMS सँग पक्कै पनि चुनौतीपूर्ण कार्य विवरण छ, र यसको समग्र जटिलता र निरीक्षण आउटरिचले बिजुली, डिजिटल, नियन्त्रण, थर्मल, र हाइड्रोलिक जस्ता धेरै विषयहरू फैलाउन सक्छ।

ब्याट्री व्यवस्थापन प्रणालीले कसरी काम गर्छ?

ब्याट्री प्रबन्धन प्रणालीहरूमा मापदण्डको निश्चित वा अद्वितीय सेट छैन जुन अपनाउनुपर्छ।टेक्नोलोजी डिजाइन स्कोप र लागू गरिएका सुविधाहरू सामान्यतया यससँग सम्बन्धित छन्:

• ब्याट्री प्याकको लागत, जटिलता र आकार
• ब्याट्रीको आवेदन र कुनै पनि सुरक्षा, आयु, र वारेन्टी सरोकारहरू
• विभिन्न सरकारी नियमहरूबाट प्रमाणीकरण आवश्यकताहरू जहाँ लागत र दण्डहरू सर्वोपरि हुन्छन् यदि अपर्याप्त कार्यात्मक सुरक्षा उपायहरू छन् भने

त्यहाँ धेरै BMS डिजाइन सुविधाहरू छन्, ब्याट्री प्याक सुरक्षा व्यवस्थापन र क्षमता व्यवस्थापन दुई आवश्यक सुविधाहरू छन्।हामी यहाँ यी दुई सुविधाहरू कसरी काम गर्छ भनेर छलफल गर्नेछौं।ब्याट्री प्याक सुरक्षा प्रबन्धनमा दुईवटा मुख्य एरेनाहरू छन्: विद्युतीय सुरक्षा, जसले ब्याट्रीलाई यसको SOA बाहिर प्रयोग गरेर क्षतिग्रस्त हुन नदिने संकेत गर्दछ, र थर्मल सुरक्षा, जसमा प्याकलाई यसको SOA मा राख्न वा ल्याउन निष्क्रिय र/वा सक्रिय तापक्रम नियन्त्रण समावेश हुन्छ।

विद्युतीय व्यवस्थापन संरक्षण: वर्तमान

ब्याट्री प्याक वर्तमान र सेल वा मोड्युल भोल्टेजहरू निगरानी गर्नु विद्युतीय सुरक्षाको बाटो हो।कुनै पनि ब्याट्री सेलको विद्युतीय SOA वर्तमान र भोल्टेजद्वारा बाँधिएको हुन्छ।चित्र १ ले एक सामान्य लिथियम-आयन सेल SOA लाई चित्रण गर्दछ, र राम्रोसँग डिजाइन गरिएको BMS ले निर्माताको सेल मूल्याङ्कनभन्दा बाहिरको सञ्चालनलाई रोकेर प्याकलाई सुरक्षित गर्नेछ।धेरै अवस्थामा, थप ब्याट्रीको आयु बढाउनको लागि SOA सुरक्षित क्षेत्र भित्र बस्नको लागि थप derating लागू गर्न सकिन्छ।

लिथियम-आयन कोशिकाहरूमा डिस्चार्जिङको तुलनामा चार्ज गर्नको लागि फरक वर्तमान सीमाहरू छन्, र दुबै मोडहरूले उच्च शिखर प्रवाहहरू ह्यान्डल गर्न सक्छन्, यद्यपि छोटो समय अवधिको लागि।ब्याट्री सेल निर्माताहरूले प्राय: अधिकतम लगातार चार्जिङ र डिस्चार्ज गर्ने वर्तमान सीमाहरू निर्दिष्ट गर्छन्, साथै अधिकतम चार्जिङ र वर्तमान सीमाहरू डिस्चार्ज गर्ने।हालको सुरक्षा प्रदान गर्ने BMS निश्चित रूपमा अधिकतम निरन्तर प्रवाह लागू हुनेछ।यद्यपि, यो लोड अवस्थाको अचानक परिवर्तनको लागि खातामा अघि हुन सक्छ;उदाहरणका लागि, विद्युतीय सवारीको अचानक गति।एक BMS ले वर्तमानलाई एकीकृत गरेर र डेल्टा समय पछि, कि त उपलब्ध वर्तमानलाई घटाउने वा प्याक वर्तमानलाई पूर्ण रूपमा अवरोध गर्ने निर्णय गरेर शिखर वर्तमान अनुगमन समावेश गर्न सक्छ।यसले BMS लाई चरम वर्तमान चुचुराहरूमा लगभग तात्कालिक संवेदनशीलता प्राप्त गर्न अनुमति दिन्छ, जस्तै सर्ट-सर्किट अवस्था जसले कुनै पनि बासिन्दा फ्यूजहरूको ध्यान खिचेको छैन, तर उच्च शिखर मागहरूलाई पनि माफी दिन्छ, जबसम्म तिनीहरू धेरैका लागि अत्यधिक हुँदैनन्। लामो।

विद्युत व्यवस्थापन संरक्षण: भोल्टेज

चित्र २ ले देखाउँछ कि लिथियम-आयन सेल निश्चित भोल्टेज दायरा भित्र काम गर्नुपर्छ।यी SOA सीमाहरू अन्ततः चयन गरिएको लिथियम-आयन सेलको आन्तरिक रसायन विज्ञान र कुनै पनि समयमा कोशिकाहरूको तापक्रमद्वारा निर्धारण गरिनेछ।यसबाहेक, कुनै पनि ब्याट्री प्याकले हालको साइकल चलाउने, लोडको मागका कारण डिस्चार्ज हुने र विभिन्न ऊर्जा स्रोतहरूबाट चार्ज गर्ने अनुभव गरेको हुनाले, यी SOA भोल्टेज सीमाहरू सामान्यतया ब्याट्रीको आयुलाई अनुकूलन गर्न थप सीमित हुन्छन्।BMS लाई यी सीमाहरू के हुन् भनेर थाहा हुनुपर्छ र यी सीमाहरूको निकटताको आधारमा निर्णयहरू आदेश दिनेछ।उदाहरणका लागि, उच्च भोल्टेज सीमामा पुग्दा, BMS ले चार्जिङ करन्टलाई क्रमशः घटाउन अनुरोध गर्न सक्छ, वा सीमा पुगेमा चार्जिङ करन्ट पूर्ण रूपमा बन्द गर्न अनुरोध गर्न सक्छ।यद्यपि, यो सीमा सामान्यतया शटडाउन थ्रेसहोल्डको बारेमा नियन्त्रण बकबक रोक्नको लागि अतिरिक्त आन्तरिक भोल्टेज हिस्टेरेसिस विचारहरूको साथमा हुन्छ।अर्कोतर्फ, कम भोल्टेज सीमामा पुग्दा, BMS ले कुञ्जी सक्रिय अपमानजनक लोडहरूले तिनीहरूको हालको मागहरू कम गर्न अनुरोध गर्नेछ।विद्युतीय सवारीको हकमा, यो कर्षण मोटरमा उपलब्ध अनुमति दिइएको टर्क घटाएर गर्न सकिन्छ।निस्सन्देह, स्थायी क्षति रोक्नको लागि ब्याट्री प्याकको सुरक्षा गर्दा BMS ले चालकको लागि सुरक्षालाई उच्च प्राथमिकतामा राख्नुपर्छ।

थर्मल व्यवस्थापन संरक्षण: तापमान

अनुहारको मूल्यमा, यो देखिन्छ कि लिथियम-आयन कोशिकाहरूको तापमान अपरेटिङ दायरा फराकिलो छ, तर समग्र ब्याट्री क्षमता कम तापमानमा घट्छ किनभने रासायनिक प्रतिक्रिया दर उल्लेखनीय रूपमा कम हुन्छ।कम तापक्रममा क्षमताको सन्दर्भमा, तिनीहरू लेड-एसिड वा NiMh ब्याट्रीहरू भन्दा धेरै राम्रो प्रदर्शन गर्छन्;यद्यपि, तापक्रम व्यवस्थापन विवेकपूर्ण रूपमा आवश्यक छ किनकि ० डिग्री सेल्सियस (३२ डिग्री फारेनहाइट) भन्दा कम चार्ज शारीरिक रूपमा समस्याग्रस्त छ।सब-फ्रिजिङ चार्जिङको समयमा एनोडमा धातु लिथियमको प्लेटिङको घटना हुन सक्छ।यो स्थायी क्षति हो र न केवल कम क्षमताको परिणाम हो, तर कम्पन वा अन्य तनावपूर्ण अवस्थाहरूको अधीनमा भएमा कोशिकाहरू विफलताको लागि बढी कमजोर हुन्छन्।BMS ले तताउने र चिसो गर्ने माध्यमबाट ब्याट्री प्याकको तापक्रम नियन्त्रण गर्न सक्छ।

महसुस गरिएको थर्मल व्यवस्थापन पूर्णतया ब्याट्री प्याकको आकार र लागत र कार्यसम्पादन उद्देश्यहरू, BMS को डिजाइन मापदण्ड, र उत्पादन इकाईमा निर्भर हुन्छ, जसमा लक्षित भौगोलिक क्षेत्र (जस्तै अलास्का बनाम हवाई) को विचार समावेश हुन सक्छ।हीटरको प्रकार जस्तोसुकै भए तापनि, बाह्य AC पावर स्रोत वा आवश्यकता पर्दा हिटर सञ्चालन गर्नको लागि वैकल्पिक निवासी ब्याट्रीबाट ऊर्जा तान्न सामान्यतया बढी प्रभावकारी हुन्छ।यद्यपि, यदि बिजुलीको हीटरमा सामान्य प्रवाह छ भने, प्राथमिक ब्याट्री प्याकबाट ऊर्जा आफैलाई तातो गर्न सिफन गर्न सकिन्छ।यदि थर्मल हाइड्रोलिक प्रणाली लागू गरिएको छ भने, कूलेन्टलाई तताउनको लागि इलेक्ट्रिक हीटर प्रयोग गरिन्छ जुन प्याक असेंबलीमा पम्प गरी वितरण गरिन्छ।

BMS डिजाइन इन्जिनियरहरू निस्सन्देह प्याकमा तातो ऊर्जा ट्रिकल गर्न तिनीहरूको डिजाइन ट्रेडको चालहरू छन्।उदाहरणका लागि, क्षमता व्यवस्थापनमा समर्पित BMS भित्र विभिन्न पावर इलेक्ट्रोनिक्सहरू खोल्न सकिन्छ।सीधा तताउने जत्तिकै कुशल नभए पनि, यसलाई बेवास्ता नगरी लिभरेज गर्न सकिन्छ।लिथियम-आयन ब्याट्री प्याकको कार्यसम्पादन नोक्सानलाई कम गर्न कूलिङ विशेष गरी महत्त्वपूर्ण छ।उदाहरणका लागि, सायद दिइएको ब्याट्रीले २० डिग्री सेल्सियसमा राम्रोसँग काम गर्छ;यदि प्याकको तापक्रम ३० डिग्री सेल्सियसमा बढ्यो भने, यसको कार्यसम्पादन क्षमता २०% सम्म घटाउन सकिन्छ।यदि प्याकलाई लगातार चार्ज गरि 45°C (113°F) मा रिचार्ज गरियो भने, कार्यसम्पादन नोक्सानी 50% सम्म बढ्न सक्छ।ब्याट्री जीवन पनि समय भन्दा पहिले बुढ्यौली र ह्रास बाट ग्रस्त हुन सक्छ यदि लगातार अत्यधिक गर्मी उत्पादन, विशेष गरी छिटो चार्ज र डिस्चार्ज चक्र को समयमा उजागर।कूलिङ सामान्यतया दुई विधिहरूद्वारा प्राप्त गरिन्छ, निष्क्रिय वा सक्रिय, र दुवै प्रविधिहरू प्रयोग गर्न सकिन्छ।निष्क्रिय कूलिङ ब्याट्रीलाई चिसो पार्न वायु प्रवाहको गतिमा निर्भर हुन्छ।विद्युतीय सवारीको हकमा, यसले यो केवल सडकमा गुडिरहेको छ भन्ने बुझाउँछ।यद्यपि, यो देखिन्छ भन्दा बढी परिष्कृत हुन सक्छ, वायु गति सेन्सरहरू वायु प्रवाह अधिकतम गर्न रणनीतिक रूपमा स्वत: समायोजन डिफ्लेक्टिव एयर बाँधहरूमा एकीकृत गर्न सकिन्छ।सक्रिय तापक्रम-नियन्त्रित फ्यानको कार्यान्वयनले कम गतिमा वा गाडी रोकिएको बेलामा मद्दत गर्न सक्छ, तर यो सबै गर्न सक्छ वरपरको परिवेशको तापक्रमसँग प्याक बराबर गर्न मात्र हो।चर्को तातो दिनको घटनामा, यसले प्रारम्भिक प्याक तापमान बढाउन सक्छ।थर्मल हाइड्रोलिक सक्रिय शीतलनलाई पूरक प्रणालीको रूपमा डिजाइन गर्न सकिन्छ, र सामान्यतया एक निर्दिष्ट मिश्रण अनुपातको साथ इथाइलिन-ग्लाइकोल कूलेन्ट प्रयोग गर्दछ, पाइप/होजहरू, वितरण मनिफोल्डहरू, क्रस-फ्लो हीट एक्सचेन्जर (रेडिएटर) मार्फत इलेक्ट्रिक मोटर-संचालित पम्प मार्फत परिचालित हुन्छ। , र ब्याट्री प्याक असेंबली विरुद्ध कूलिङ प्लेट निवासी।एक BMS ले प्याकभरि तापक्रम निगरानी गर्छ, र ब्याट्रीको इष्टतम कार्यसम्पादन सुनिश्चित गर्नको लागि साँघुरो तापक्रम दायरा भित्र समग्र ब्याट्रीको तापक्रम कायम राख्न विभिन्न भल्भहरू खोल्छ र बन्द गर्छ।

क्षमता व्यवस्थापन

ब्याट्री प्याक क्षमता बढाउनु भनेको BMS ले प्रदान गर्ने सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण ब्याट्री प्रदर्शन सुविधाहरू मध्ये एक हो।यदि यो मर्मत सम्भार गरिएन भने, ब्याट्री प्याक अन्ततः बेकार हुन सक्छ।समस्याको मूल भनेको ब्याट्री प्याक "स्ट्याक" (कोषहरूको श्रृंखला एरे) पूर्ण रूपमा बराबर छैन र आन्तरिक रूपमा अलि फरक रिसाव वा स्व-डिस्चार्ज दरहरू छन्।चुहावट एक निर्माता दोष होइन तर ब्याट्री रसायन विशेषता हो, यद्यपि यो मिनेट निर्माण प्रक्रिया भिन्नताबाट सांख्यिकीय रूपमा प्रभावित हुन सक्छ।सुरुमा ब्याट्री प्याकमा राम्ररी मिल्दो कोषहरू हुन सक्छन्, तर समयसँगै सेल-टु-सेल समानता थप ह्रास हुँदै जान्छ, केवल सेल्फ-डिस्चार्जको कारणले मात्र होइन, तर चार्ज/डिस्चार्ज साइकल चलाउने, बढेको तापक्रम, र सामान्य क्यालेन्डर बुढ्यौलीबाट पनि प्रभावित हुन्छ।त्यो बुझेर, लिथियम-आयन कोशिकाहरूले उत्कृष्ट प्रदर्शन गर्दछ भनेर पहिलेको छलफललाई सम्झनुहोस्, तर कडा SOA बाहिर सञ्चालन गरिएको खण्डमा माफी नहुन सक्छ।हामीले आवश्यक विद्युतीय सुरक्षाको बारेमा पहिले सिकेका थियौं किनभने लिथियम-आयन कोशिकाहरूले ओभर-चार्जिङसँग राम्रोसँग व्यवहार गर्दैनन्।एक पटक पूर्ण चार्ज भएपछि, तिनीहरूले थप करेन्ट स्वीकार गर्न सक्दैनन्, र यसमा धकेलिएको कुनै पनि अतिरिक्त उर्जा तातोमा ट्रान्सम्युट हुन्छ, भोल्टेज सम्भावित रूपमा छिट्टै बढ्छ, सम्भवतः खतरनाक स्तरहरूमा।यो सेलको लागि स्वस्थ अवस्था होइन र यदि यो जारी रह्यो भने यसले स्थायी क्षति र असुरक्षित अपरेटिङ अवस्थाहरू निम्त्याउन सक्छ।

ब्याट्री प्याक श्रृंखला सेल एरेले समग्र प्याक भोल्टेज निर्धारण गर्छ, र कुनै पनि स्ट्याक चार्ज गर्ने प्रयास गर्दा छेउछाउका कक्षहरू बीचको बेमेलले दुविधा सिर्जना गर्छ।चित्र 3 ले यो किन हो भनेर देखाउँछ।यदि एकसँग पूर्णतया सन्तुलित कक्षहरूको सेट छ भने, सबै ठीक छ किनकि प्रत्येक समान रूपमा चार्ज हुनेछ, र माथिल्लो 4.0 भोल्टेज कट-अफ थ्रेसहोल्ड पुग्दा चार्जिङ करन्ट काट्न सकिन्छ।यद्यपि, असंतुलित परिदृश्यमा, शीर्ष सेलले यसको चार्ज सीमा चाँडै पुग्नेछ, र अन्य अन्तर्निहित कक्षहरू पूर्ण क्षमतामा चार्ज हुनु अघि खुट्टाको लागि चार्जिङ वर्तमान समाप्त गर्न आवश्यक छ।

BMS त्यो हो जसले दिनलाई बचाउँछ, वा यस अवस्थामा ब्याट्री प्याक।यो कसरी काम गर्छ देखाउन, एक प्रमुख परिभाषा व्याख्या गर्न आवश्यक छ।कुनै निश्चित समयमा सेल वा मोड्युलको स्टेट-अफ-चार्ज (SOC) पूर्ण रूपमा चार्ज हुँदा कुल चार्जको सापेक्ष उपलब्ध शुल्कसँग समानुपातिक हुन्छ।तसर्थ, ५०% SOC मा रहेको ब्याट्रीले ५०% चार्ज भएको जनाउँछ, जुन योग्यताको इन्धन गेज फिगर जस्तै हो।BMS क्षमता प्रबन्धन भनेको प्याक असेंबलीमा प्रत्येक स्ट्याकमा SOC को भिन्नतालाई सन्तुलन गर्ने बारे हो।SOC प्रत्यक्ष मापन योग्य मात्रा नभएको कारण, यो विभिन्न प्रविधिहरू द्वारा अनुमानित गर्न सकिन्छ, र सन्तुलन योजना आफैं सामान्यतया दुई मुख्य कोटीहरूमा पर्दछ, निष्क्रिय र सक्रिय।त्यहाँ विषयवस्तुहरूको धेरै भिन्नताहरू छन्, र प्रत्येक प्रकारका फाइदा र बेफाइदाहरू छन्।दिइएको ब्याट्री प्याक र यसको अनुप्रयोगको लागि कुन इष्टतम छ भनेर निर्णय गर्न BMS डिजाइन इन्जिनियरमा निर्भर छ।निष्क्रिय सन्तुलन कार्यान्वयन गर्न सजिलो छ, साथै सामान्य सन्तुलन अवधारणा व्याख्या गर्न।निष्क्रिय विधिले स्ट्याकको प्रत्येक सेललाई सबैभन्दा कमजोर सेलको रूपमा चार्ज गरिएको क्षमताको अनुमति दिन्छ।अपेक्षाकृत कम करेन्ट प्रयोग गरेर, यसले चार्जिङ चक्रमा उच्च SOC कोशिकाहरूबाट थोरै मात्रामा ऊर्जा शटल गर्छ ताकि सबै कक्षहरू तिनीहरूको अधिकतम SOC मा चार्ज हुन्छन्।चित्र 4 ले यो BMS द्वारा कसरी पूरा हुन्छ भनेर चित्रण गर्दछ।यसले प्रत्येक सेललाई निगरानी गर्दछ र प्रत्येक सेलसँग समानान्तरमा ट्रान्जिस्टर स्विच र उपयुक्त आकारको डिस्चार्ज रेसिस्टरको लाभ उठाउँछ।जब BMS ले एउटा दिइएको सेल यसको चार्ज सीमा नजिक छ भन्ने महसुस गर्छ, यसले यसको वरिपरि थप प्रवाहलाई तलको अर्को सेलमा माथि-डाउन फेसनमा लैजान्छ।

ब्यालेन्सिङ प्रक्रियाको अन्तिम बिन्दुहरू, अघि र पछि, चित्र 5 मा देखाइएको छ। सारांशमा, BMS ले ब्याट्री स्ट्याकलाई ब्यालेन्स वा स्ट्याकमा रहेको मोड्युललाई प्याक करेन्ट भन्दा फरक चार्जिङ करेन्ट हेर्न अनुमति दिएर निम्न मध्ये कुनै एक तरिकाले ब्यालेन्स गर्छ:

• धेरै चार्ज गरिएका सेलहरूबाट चार्ज हटाउने, जसले ओभरचार्जिङ रोक्नको लागि अतिरिक्त चार्जिङ करेन्टको लागि हेडरूम दिन्छ, र कम चार्ज गरिएका सेलहरूलाई बढी चार्जिङ करेन्ट प्राप्त गर्न अनुमति दिन्छ।
• धेरै चार्ज गरिएका सेलहरू वरिपरि केही वा लगभग सबै चार्जिङ करेन्टको रिडायरेसन, जसले गर्दा कम चार्ज गरिएका सेलहरूलाई लामो समयसम्म चार्जिङ करेन्ट प्राप्त गर्न अनुमति दिन्छ।

ब्याट्री व्यवस्थापन प्रणाली को प्रकार

ब्याट्री प्रबन्धन प्रणालीहरू सरल देखि जटिल सम्मका हुन्छन् र "ब्याट्रीको ख्याल राख्नुहोस्" को मुख्य निर्देशन प्राप्त गर्न विभिन्न प्रविधिहरूको विस्तृत दायरालाई अँगाल्न सक्छन्।यद्यपि, यी प्रणालीहरूलाई तिनीहरूको टोपोलोजीको आधारमा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ, जुन तिनीहरू कसरी स्थापित हुन्छन् र ब्याट्री प्याकमा सेल वा मोड्युलहरूमा सञ्चालन हुन्छन्।

केन्द्रीकृत BMS वास्तुकला

ब्याट्री प्याक असेंबलीमा एउटा केन्द्रीय BMS छ।सबै ब्याट्री प्याकेजहरू सीधा केन्द्रीय BMS मा जोडिएका छन्।केन्द्रीकृत BMS को संरचना चित्र 6 मा देखाइएको छ। केन्द्रीकृत BMS को केहि फाइदाहरू छन्।यो अधिक कम्प्याक्ट छ, र यो सबैभन्दा किफायती हुन जान्छ किनकि त्यहाँ एक मात्र BMS छ।यद्यपि, त्यहाँ केन्द्रीकृत BMS का बेफाइदाहरू छन्।सबै ब्याट्रीहरू सीधै BMS मा जडान भएकाले, BMS लाई सबै ब्याट्री प्याकेजहरूसँग जडान गर्न धेरै पोर्टहरू चाहिन्छ।यसले ठूला ब्याट्री प्याकहरूमा धेरै तारहरू, केबलिङ, कनेक्टरहरू, इत्यादिहरूमा अनुवाद गर्छ, जसले समस्या निवारण र मर्मतसम्भार दुवैलाई जटिल बनाउँछ।

मोड्युलर BMS टोपोलोजी

केन्द्रीकृत कार्यान्वयन जस्तै, BMS लाई धेरै डुप्लिकेट मोड्युलहरूमा विभाजन गरिएको छ, प्रत्येकमा तारहरूको समर्पित बन्डल र ब्याट्री स्ट्याकको छेउछाउ तोकिएको भागमा जडानहरू छन्।चित्र 7 हेर्नुहोस्। केहि अवस्थामा, यी BMS सबमोड्युलहरू प्राथमिक BMS मोड्युल निरीक्षण अन्तर्गत रहन सक्छन् जसको कार्य सबमोड्युलहरूको स्थिति अनुगमन गर्ने र परिधीय उपकरणहरूसँग सञ्चार गर्ने हो।डुप्लिकेट मोडुलरिटीको लागि धन्यवाद, समस्या निवारण र मर्मतसम्भार सजिलो छ, र ठूला ब्याट्री प्याकहरूमा विस्तार सीधा छ।नकारात्मक पक्ष भनेको समग्र लागतहरू थोरै बढी छन्, र त्यहाँ अनुप्रयोगको आधारमा नक्कल प्रयोग नगरिएको कार्यक्षमता हुन सक्छ।

प्राथमिक / अधीनस्थ BMS

वैचारिक रूपमा मोड्युलर टोपोलोजीसँग मिल्दोजुल्दो छ, तथापि, यस अवस्थामा, दासहरू केवल मापन जानकारी रिले गर्न मात्र सीमित छन्, र मास्टर गणना र नियन्त्रण, साथै बाह्य संचारमा समर्पित छ।त्यसोभए, मोड्युलर प्रकारहरू जस्तै, लागतहरू कम हुन सक्छ किनभने दासहरूको कार्यक्षमता सरल हुन्छ, सम्भवतः कम ओभरहेड र कम प्रयोग नगरिएका सुविधाहरूको साथ।

वितरित BMS वास्तुकला

अन्य टोपोलोजीहरू भन्दा धेरै फरक छ, जहाँ इलेक्ट्रोनिक हार्डवेयर र सफ्टवेयरहरू संलग्न तारहरूको बन्डलहरू मार्फत कक्षहरूमा इन्टरफेस गर्ने मोड्युलहरूमा इन्क्याप्सुलेटेड हुन्छन्।एक वितरित BMS ले सेल वा मोड्युलमा सिधै राखिएको नियन्त्रण बोर्डमा सबै इलेक्ट्रोनिक हार्डवेयरहरू समावेश गर्दछ जुन निगरानी भइरहेको छ।यसले केही सेन्सर तारहरू र छेउछाउका BMS मोड्युलहरू बीचको सञ्चार तारहरूमा केबलिङको थोकलाई कम गर्छ।फलस्वरूप, प्रत्येक BMS अधिक आत्म-निहित छ, र आवश्यकता अनुसार गणना र संचार ह्यान्डल गर्दछ।यद्यपि, यो स्पष्ट सादगीको बावजुद, यो एकीकृत फारमले समस्या निवारण र मर्मत सम्भारलाई सम्भावित रूपमा समस्याग्रस्त बनाउँछ, किनकि यो ढाल मोड्युल असेंबली भित्र गहिरो रहन्छ।समग्र ब्याट्री प्याक संरचनामा धेरै BMS हरू भएकाले लागतहरू पनि बढी हुने गर्दछ।

ब्याट्री व्यवस्थापन प्रणाली को महत्व

BMS मा कार्यात्मक सुरक्षा उच्चतम महत्वको हुन्छ।यो चार्जिङ र डिस्चार्जिङ अपरेशनको समयमा महत्त्वपूर्ण छ, पर्यवेक्षक नियन्त्रण अन्तर्गत कुनै पनि सेल वा मोड्युलको भोल्टेज, वर्तमान, र तापमानलाई परिभाषित SOA सीमाहरू नाघ्नबाट रोक्नको लागि।यदि सीमा लामो समयको लागि नाघ्यो भने, सम्भावित महँगो ब्याट्री प्याक मात्र होइन, तर खतरनाक थर्मल रनअवे अवस्थाहरू उत्पन्न हुन सक्छ।यसबाहेक, तल्लो भोल्टेज थ्रेसहोल्ड सीमाहरू पनि लिथियम-आयन कोशिकाहरूको सुरक्षा र कार्यात्मक सुरक्षाको लागि कडा रूपमा निगरानी गरिन्छ।यदि ली-आयन ब्याट्री यो कम-भोल्टेज अवस्थामा रहन्छ भने, तामा डेन्ड्राइटहरू अन्ततः एनोडमा बढ्न सक्छ, जसले उच्च आत्म-डिस्चार्ज दरहरू निम्त्याउन सक्छ र सम्भावित सुरक्षा चिन्ताहरू बढाउन सक्छ।लिथियम-आयन संचालित प्रणालीहरूको उच्च ऊर्जा घनत्व एक मूल्यमा आउँछ जसले ब्याट्री व्यवस्थापन त्रुटिको लागि थोरै ठाउँ छोड्छ।BMSs, र लिथियम-आयन सुधारहरूको लागि धन्यवाद, यो आज उपलब्ध सबैभन्दा सफल र सुरक्षित ब्याट्री रसायनहरू मध्ये एक हो।

ब्याट्री प्याकको प्रदर्शन BMS को अर्को उच्चतम महत्त्वपूर्ण विशेषता हो, र यसमा विद्युतीय र थर्मल व्यवस्थापन समावेश छ।समग्र ब्याट्री क्षमतालाई विद्युतीय रूपमा अप्टिमाइज गर्न, प्याकमा भएका सबै कक्षहरू सन्तुलित हुन आवश्यक छ, जसको अर्थ हो कि सम्पूर्ण एसेम्बलीमा छेउछाउका कक्षहरूको SOC लगभग बराबर छन्।यो असाधारण रूपमा महत्त्वपूर्ण छ किनभने इष्टतम ब्याट्री क्षमता मात्र प्राप्त गर्न सकिँदैन, तर यसले सामान्य गिरावटलाई रोक्न मद्दत गर्दछ र कमजोर कक्षहरूलाई ओभरचार्ज गर्नबाट सम्भावित हटस्पटहरूलाई कम गर्छ।लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूले कम भोल्टेजको सीमाभन्दा कम डिस्चार्ज हुनबाट जोगिनु पर्छ, किनकि यसले मेमोरी प्रभावहरू र महत्त्वपूर्ण क्षमता गुमाउन सक्छ।इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियाहरू तापमानको लागि अत्यधिक संवेदनशील हुन्छन्, र ब्याट्रीहरू कुनै अपवाद छैनन्।जब वातावरणीय तापक्रम घट्छ, क्षमता र उपलब्ध ब्याट्री ऊर्जा उल्लेखनीय रूपमा रोल अफ हुन्छ।फलस्वरूप, एक BMS ले विद्युतीय सवारी साधनको ब्याट्री प्याकको तरल शीतलन प्रणालीमा रहेको बाह्य इन-लाइन हीटर संलग्न गर्न सक्छ, वा हेलिकप्टर वा अन्य भित्र सम्मिलित प्याकको मोड्युलहरू मुनि स्थापित हुने रेसिडेन्ट हीटर प्लेटहरू। विमान।थप रूपमा, फ्रिजिड लिथियम-आयन सेलहरूको चार्ज ब्याट्री जीवन प्रदर्शनको लागि हानिकारक हुने भएकोले, यो पहिले ब्याट्रीको तापक्रम पर्याप्त रूपमा माथि उठाउन महत्त्वपूर्ण छ।धेरैजसो लिथियम-आयन सेलहरू 5°C भन्दा कम हुँदा छिटो चार्ज गर्न सकिँदैन र तिनीहरू 0°C भन्दा कम हुँदा चार्ज गर्नु हुँदैन।सामान्य परिचालन प्रयोगको समयमा इष्टतम कार्यसम्पादनको लागि, BMS थर्मल व्यवस्थापनले प्राय: ब्याट्री सञ्चालनको साँघुरो गोल्डिलक्स क्षेत्र (जस्तै 30 - 35 डिग्री सेल्सियस) भित्र काम गर्छ भन्ने सुनिश्चित गर्दछ।यसले कार्यसम्पादनलाई सुरक्षित गर्छ, लामो आयुलाई बढावा दिन्छ र स्वस्थ, भरपर्दो ब्याट्री प्याकलाई बढावा दिन्छ।

ब्याट्री व्यवस्थापन प्रणाली को लाभ

एक सम्पूर्ण ब्याट्री ऊर्जा भण्डारण प्रणाली, जसलाई प्राय: BESS भनिन्छ, दशौं, सयौं, वा हजारौं लिथियम-आयन कोशिकाहरू रणनीतिक रूपमा एकसाथ प्याक गरिएको हुन सक्छ, अनुप्रयोगको आधारमा।यी प्रणालीहरूमा 100V भन्दा कमको भोल्टेज मूल्याङ्कन हुन सक्छ, तर 800V जति उच्च हुन सक्छ, प्याक आपूर्ति प्रवाहहरू 300A वा सोभन्दा बढी हुन सक्छ।उच्च भोल्टेज प्याकको कुनै पनि कुप्रबन्धनले जीवन-खतरा, विनाशकारी प्रकोप ट्रिगर गर्न सक्छ।फलस्वरूप, BMSs सुरक्षित सञ्चालन सुनिश्चित गर्न बिल्कुल महत्वपूर्ण छन्।BMSs को फाइदाहरू निम्नानुसार संक्षेप गर्न सकिन्छ।

• कार्यात्मक सुरक्षा।ह्यान्ड्स डाउन, ठूलो ढाँचा लिथियम-आयन ब्याट्री प्याकहरूको लागि, यो विशेष गरी विवेकपूर्ण र आवश्यक छ।तर ल्यापटपमा प्रयोग हुने स-साना ढाँचाहरूले पनि आगो लाग्ने र ठूलो क्षति पुर्‍याउन जानिन्छ।लिथियम-आयन संचालित प्रणालीहरू समावेश गर्ने उत्पादनहरूको प्रयोगकर्ताहरूको व्यक्तिगत सुरक्षाले ब्याट्री व्यवस्थापन त्रुटिको लागि थोरै ठाउँ छोड्छ।
• जीवन अवधि र विश्वसनीयता।ब्याट्री प्याक सुरक्षा व्यवस्थापन, विद्युतीय र थर्मल, सुनिश्चित गर्दछ कि सबै कक्षहरू सबै घोषित SOA आवश्यकताहरू भित्र प्रयोग गरिन्छ।यो नाजुक पर्यवेक्षणले सेलहरूलाई आक्रामक प्रयोग र छिटो चार्जिङ र डिस्चार्जिङ साइकल चलाउनको विरुद्धमा हेरचाह गरिएको सुनिश्चित गर्दछ, र अनिवार्य रूपमा एक स्थिर प्रणालीमा परिणाम दिन्छ जसले सम्भावित रूपमा धेरै वर्षको भरपर्दो सेवा प्रदान गर्नेछ।
• प्रदर्शन र दायरा।BMS ब्याट्री प्याक क्षमता व्यवस्थापन, जहाँ सेल-टु-सेल ब्यालेन्सिङलाई प्याक एसेम्ब्लीमा छेउछाउका सेलहरूको SOC बराबर गर्न प्रयोग गरिन्छ, इष्टतम ब्याट्री क्षमतालाई महसुस गर्न अनुमति दिन्छ।सेल्फ-डिस्चार्ज, चार्ज/डिस्चार्ज साइकल चलाउने, तापक्रम प्रभावहरू, र सामान्य बुढ्यौलीमा भिन्नताहरूको लागि खातामा यो BMS सुविधा बिना, ब्याट्री प्याकले अन्ततः आफैलाई बेकार बनाउन सक्छ।
• निदान, डाटा सङ्कलन, र बाह्य संचार।निरीक्षण कार्यहरूले सबै ब्याट्री कक्षहरूको निरन्तर अनुगमन समावेश गर्दछ, जहाँ डाटा लगिङ आफैंले निदानको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ, तर प्राय: एसेम्बलीमा सबै कक्षहरूको SOC अनुमान गर्न गणनाको लागि कार्यको उद्देश्य हो।यो जानकारी एल्गोरिदमहरू सन्तुलनको लागि लिभरेज गरिएको छ, तर सामूहिक रूपमा उपलब्ध निवासी ऊर्जा, अनुमानित दायरा वा दायरा/आजीवन प्रयोगको आधारमा, र ब्याट्री प्याकको स्वास्थ्य स्थिति प्रदान गर्न बाह्य उपकरणहरू र प्रदर्शनहरूमा रिले गर्न सकिन्छ।
• लागत र वारेन्टी कटौती।BESS मा BMS को परिचयले लागत थप्छ, र ब्याट्री प्याकहरू महँगो र सम्भावित रूपमा खतरनाक हुन्छन्।प्रणाली जति जटिल हुन्छ, सुरक्षा आवश्यकताहरू उति बढी हुन्छ, परिणामस्वरूप थप BMS निरीक्षण उपस्थितिको आवश्यकता हुन्छ।तर कार्यात्मक सुरक्षा, आयु र विश्वसनीयता, कार्यसम्पादन र दायरा, निदान, इत्यादिको सम्बन्धमा BMS को संरक्षण र निवारक मर्मतसम्भारले वारेन्टीसँग सम्बन्धित लगायत समग्र लागतहरू घटाउने ग्यारेन्टी दिन्छ।

ब्याट्री व्यवस्थापन प्रणाली र Synopsys

सिमुलेशन BMS डिजाइनको लागि एक बहुमूल्य सहयोगी हो, विशेष गरी जब हार्डवेयर विकास, प्रोटोटाइपिङ, र परीक्षण भित्र डिजाइन चुनौतीहरू अन्वेषण र सम्बोधन गर्न लागू हुन्छ।खेलमा एक सटीक लिथियम-आयन सेल मोडेलको साथ, BMS वास्तुकलाको सिमुलेशन मोडेल भर्चुअल प्रोटोटाइपको रूपमा मान्यता प्राप्त कार्यान्वयन योग्य विशिष्टता हो।थप रूपमा, सिमुलेशनले विभिन्न ब्याट्री र वातावरणीय सञ्चालन परिदृश्यहरू विरुद्ध BMS निरीक्षण कार्यहरूको भिन्नताहरूको पीडारहित अनुसन्धानलाई अनुमति दिन्छ।कार्यान्वयन मुद्दाहरू धेरै चाँडै पत्ता लगाउन र अनुसन्धान गर्न सकिन्छ, जसले वास्तविक हार्डवेयर प्रोटोटाइपमा कार्यान्वयन गर्नु अघि प्रदर्शन र कार्यात्मक सुरक्षा सुधारहरू प्रमाणित गर्न अनुमति दिन्छ।यसले विकास समय घटाउँछ र पहिलो हार्डवेयर प्रोटोटाइप बलियो हुनेछ भनेर सुनिश्चित गर्न मद्दत गर्दछ।थप रूपमा, धेरै प्रमाणिकरण परीक्षणहरू, खराब केस परिदृश्यहरू सहित, BMS र ब्याट्री प्याकको सञ्चालन गर्न सकिन्छ जब शारीरिक रूपमा यथार्थपरक इम्बेडेड प्रणाली अनुप्रयोगहरूमा अभ्यास गरिन्छ।

Synopsys SaberRDBMS र ब्याट्री प्याक डिजाइन र विकासमा रुचि राख्ने इन्जिनियरहरूलाई सशक्त बनाउन व्यापक विद्युतीय, डिजिटल, नियन्त्रण, र थर्मल हाइड्रोलिक मोडेल पुस्तकालयहरू प्रदान गर्दछ।धेरै इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू र विभिन्न ब्याट्री रसायन प्रकारका लागि आधारभूत डाटाशीट चश्मा र मापन कर्भहरूबाट मोडेलहरू द्रुत रूपमा उत्पन्न गर्न उपकरणहरू उपलब्ध छन्।सांख्यिकीय, तनाव, र गल्ती विश्लेषणले समग्र BMS विश्वसनीयता सुनिश्चित गर्न अपरेटिङ क्षेत्रका स्पेक्ट्रमहरू, सीमा क्षेत्रहरू सहित, प्रमाणीकरण अनुमति दिन्छ।यसबाहेक, धेरै डिजाइन उदाहरणहरू प्रस्ताव गरिएका छन् प्रयोगकर्ताहरूलाई प्रोजेक्ट जम्पस्टार्ट गर्न र सिमुलेशनबाट आवश्यक जवाफहरू छिटो पुग्न सक्षम बनाउन।