Gerçek-Zamanlı İzleme Nedir?
BMS'nin paketin içinde neler olup bittiğini bilmesi gerekiyor. Hücre başına voltaj, toplam akım, birden fazla noktadaki sıcaklıklar. Bu veriler sürekli olarak gelir, arada bir örneklenmez. Bu, gerçek-zamanlı izlemedir.
Gerilim Ölçümü
BMS tasarımında maliyetin çoğunun gittiği yer burasıdır.
Her hücre veya paralel grup, analog ön uç IC'ye giden kendi voltaj algılama hattına ihtiyaç duyar. Yönetilebilir bir 16S paketi için. 100S+ EV paketi için, birbirine zincirleme bağlanmış birden fazla AFE yongasına-, aralarında yalıtılmış iletişime ve temiz bir şekilde yönlendirmek için gerçek çaba gerektiren bir kablo demetine bakıyorsunuz. Gürültü toplama sürekli bir mücadeledir. Uzun algılamalı teller anten görevi görür. Bükülmüş çiftler yardımcı olur. Yüksek-akım yollarını algılama hatlarından uzak tutmak daha fazla yardımcı olur.
AFE doğruluk özellikleri insanların beklediğinden çok daha fazla önem taşıyor. NMC hücreleri belki 1,4V kullanılabilir voltaj aralığına sahiptir. 4.2V'da dolusunuz. 4.25V'ta lityum kaplıyorsunuz ve hücreyi öldürüyorsunuz. Bu 50 mV'lik bir marjdır. AFE'nizin ±15 mV doğruluğu varsa, bütçenizin yarısından fazlasını yalnızca ölçüm hatası nedeniyle harcamışsınız demektir. Bu nedenle, iyi bir lityum pil paketi tedarikçisinin yüksek{11}}voltaj paketlerinde bu seviyedeki pahalı AFE'ler-6815, 6813 kullanılır. Ucuz olanlar 4S elektrikli alet paketleri için gayet iyi çalışıyor. Çekiş için değil.
LFP üst uçta daha bağışlayıcıdır ancak voltaj eğrisi ortada o kadar düzdür ki SOC tahmini zorlaşır. Farklı bir nedenden dolayı iyi bir doğruluğa ihtiyacınız var.
Akım
Hall etkisi sensörleri veya şantları. Salonlar elektriksel olarak yalıtılmıştır ve bu da tasarımı basitleştirir. Şöntler daha doğrudur ancak mevcut yolda bulunurlar, bu nedenle BMS algılama devresinin paket voltajına eşit ortak-mod voltajını işlemesi gerekir. 400V'luk bir sistemde önemsiz değil.
Şantlar aynı zamanda gücü de dağıtır. 500A'da 100μΩ'luk bir şant 50mV düşer ve 25W yakar. Bu, yönetmeniz gereken bir ısıdır. Ve şönt direnci sıcaklıkla birlikte değişir, dolayısıyla siz telafi etmediğiniz sürece mevcut okuma da değişir. Ucuz BMS tasarımları bunu yapmaz. Sonra SOC bir gün içinde çekip gidiyor ve kimse nedenini bilmiyor.
Sıcaklık
Termistörler ucuzdur. Yerleştirme işin zor kısmıdır.
Bir pakette 200 hücre olabilir ancak yalnızca 6-8 sıcaklık sensörü olabilir. Nereye gidiyorlar? Geometrik merkezdeki hücreler diğer ısı kaynaklarıyla çevrili oldukları için en sıcak şekilde çalışırlar. Muhafazanın yakınındaki hücreler çevreye ısı kaybeder. Baraların yakınındaki hücreler, yüksek akım bağlantılarından iletilen ısıyı alır. Bunu yapan bir lityum pil sistemi üreticisi, sensör konumlarını belirlemeden önce CFD'yi veya en azından basitleştirilmiş bir termal modeli uygun şekilde çalıştırır. Geri kalanlar modül başına bir termistör koyar ve en iyisini umarlar.
Sensörün hücreye dokunması gerekiyor. Hücrenin yakınında havada yüzemez. Muhafazanın içindeki hava sıcaklığı, hücre yüzeyi sıcaklığı hakkında neredeyse hiçbir şey söylemez. Kağıt üzerinde güzel görünen paketlerde hava ile hücre yüzeyi arasında 8-10 derecelik farklar gördük.
Termal arayüz malzemesi de önemlidir. Termistör ile hücre kutusu arasındaki kuru temas, yüksek termal dirence sahiptir. Okuma gerçeğin gerisinde kalıyor. Sensör 45 dereceyi gösterdiğinde hücre zaten 52 derecede ve tırmanıyor olabilir.
BMS Verilerle Ne Yapar?
SOC tahmini asıl meseledir. Coulomb sayımı, akımı zaman içinde bütünleştirir. OCV araması dinlenme voltajını şarj durumuyla ilişkilendirir. Kalman filtreleri veya benzerleri ikisini birleştirir. Bunların hiçbiri mükemmel çalışmıyor. Coulomb sayımı sürükleniyor çünkü mevcut ölçüm mükemmel değil ve gerçek başlangıç noktasını asla bilemezsiniz. OCV araması, paketin bir süre dinlenmesini gerektirir; bu, sürekli çalışmada gerçekleşmez. Kalman filtresi yardımcı olur, ancak bu yalnızca üzerine kurulduğu hücre modeli ve hücrelerin yaşlanması kadar iyidir.
SOH tahmini bozulmayı izler. Kapasite azalıyor, direnç artıyor. Bu genellikle periyodik olarak kontrollü bir şarj veya deşarjın çalıştırılması ve taban çizgisiyle karşılaştırılması anlamına gelir. Bazı sistemler bunu operasyonel verilerden çevrimiçi olarak tahmin etmeye çalışır. Sonuçlar farklılık gösterir.
Koruma mantığı daha basittir. Voltaj çok yüksek, şarjı durdurun. Çok düşük, boşaltmayı bırakın. Akım çok yüksek, bağlantıyı kesin. Sıcaklık çok yüksek, gücü azaltın veya bağlantıyı kesin. Bunlar sadece eşik karşılaştırmalarıdır. Eşikleri doğru ayarlamak, biraz düşünceyi-çok sıkı hale getirir ve sürekli yanlış-tökezlersiniz, çok gevşek olursunuz ve hücrelerin hasar görmesine izin verirsiniz.
Dengeleme
Hücreler zamanla birbirinden ayrılır. Pasif dengeleme, dirençler aracılığıyla, tipik olarak 50-100mA'de, fazla şarjı yakar. Yavaş. 4 saatlik şarj döngüsü sırasında pasif dengeleme 200-400mAh hareket edebilir. Hücrelerinizin 2000mAh'ı dengesizse bu onu kesmez.
Aktif dengeleme, yükü indüktörler veya kapasitörler kullanarak hücreler arasında aktarır. Çok daha hızlı, daha verimli, daha pahalı, daha karmaşık. Paketlerin günlük olarak zorlu bir şekilde döndüğü endüstriyel lityum pil çözümleri için aktif dengeleme mantıklıdır. Çoğu zaman %50 SOC'de bulunan ve arada sırada kullanılan bir paket için pasif iyidir.
İletişim
Araçlar için CAN veri yolu. Sabit için Modbus. İkisi de çalışıyor. Sistemin geri kalanı ne kullanıyorsa onu seçin.
Bulut bağlantısı kağıt üzerinde kulağa hoş geliyor. Pratikte tesislerin yarısında çöp hücresel sinyal var ve kurulumu yapan kişi harici bir anten için bütçe ayırmadı. Periyodik yükleme ile yerel veri kaydı, çoğu ticari lityum pil sağlayıcı dağıtımı için sürekli bağlantı varsaymaktan daha iyi çalışır.
Standartlar
Otomotiv için ISO 6469 ve UN ECE R100. Sabit depolama için UL 9540. Endüstriyel şarj alanları için OSHA ve yerel yangın kuralları. Bir lityum pil OEM ortağı, hedef pazarınız için hangilerinin geçerli olduğunu bilmelidir. Otomotiv standartlarındaki izolasyon izleme gereklilikleri, toplu üretimde insanları her şeyden daha fazla şaşırtıyor.
Gerçek-zamanlı izleme isteğe bağlı değildir. Soru, ne kadar doğruluğa ve gelişmişliğe ihtiyacınız olduğudur ve bu, hücrelere, uygulamaya ve yanlış anlamanın sonuçlarına bağlıdır.
