Ποια είναι η ρόλος του BMS (συστήματος διαχείρισης μπαταρίας) για τις λιθιές μπαταρίες;

Βασικές λειτουργίες ενός συστήματος διαχείρισης μπαταρίας

Ένα σύστημα Διαχείρισης Μπαταρίας (BMS) είναι σαν το εγκέφαλο που ελέγχει πώς λειτουργούν τα πακέτα λιθιεμένων μπαταριών. Επιβλέπει συνεχώς σημαντικά πράγματα όπως το φορτίο, την ένταση και τη θερμοκρασία κάθε μονάδας μέσα στο πακέτο μπαταρίας. Ελέγχοντας προσεκτικά τους κύκλους φόρτισης και αφόρτισης της μπαταρίας, αποφεύγει επικίνδυνες καταστάσεις όπου το φορτίο γίνεται υπερβολικά υψηλό. Αν το φορτίο γίνει υπερβολικά υψηλό, μπορεί να προκαλέσει μια πολύ επικίνδυνη κατάσταση που ονομάζεται θερμική διαφυγή. Το BMS χρησιμοποιεί πολύ έξυπνους αλγόριθμους για να υπολογίζει σε πραγματικό χρόνο πόση φόρτιση έχει απομεινεί στη μπαταρία (State of Charge, ή SOC) και πόσο υγιές είναι η μπαταρία (State of Health, ή SOH). Αυτό βοηθά στην πρόβλεψη όταν θα χρειαστεί συντήρηση, μειώνοντας έτσι τις πιθανότητες απροσδόκητων αποτυχιών, ειδικά σε βιομηχανικά περιβάλλοντα όπου χρησιμοποιείται η μπαταρία.

Αύξηση της Ασφάλειας Μέσω Ελέγχου Τάσης και Θερμοκρασίας

Οι Σύγχρονες Συστήματα Διαχείρισης Βαταριών (BMS) διαθέτουν αρκετά επίπεδα προστασίας.Όταν ανιχνεύουν ότι η τάση αλλάζει πολύ, μεταβαίνοντας πέραν μιας ανεξαρτησίας το πλός ή μείον 2%, θα αποσυνδέουν αυτόματα την ομάδα βαταριών. Αυτό γίνεται για να αποφευχθούν οποιαδήποτε προβλήματα. Υπάρχουν επίσης πολύ ακριβείς θερμοκρασιακές αισθητικές στο BMS. Αυτοί οι αισθητικοί μπορούν να μετρήσουν τις διαφορές θερμοκρασίας στα μονάδια της βαταρίας με ακρίβεια 0.5°C. Μπορούν να ανιχνεύσουν όταν η θερμοκρασία αυξάνεται και να ενεργοποιήσουν τα συστήματα ψύξης πριν η θερμότητα φτάσει σε κρίσιμο επίπεδο. Αυτά τα στοιχεία ασφαλείας είναι πολύ σημαντικά, ειδικά σε συστήματα αποθήκευσης υψηλής πυκνότητας ενέργειας. Σε τέτοια σύστημα, αν υπάρξει πρόβλημα με την εξάπλωση θερμότητας, μπορεί να επηρεάσει όλη την εγκατάσταση και να προκαλέσει σοβαρά προβλήματα.

Επεκτασία της Διάρκειας Ζωής της Βαταρίας Μέσω Ισορροπίας Κυττάρων

Ένας κοινός προβληματισμός με τους συσταδικούς βαταρίων είναι ότι η ένταση μπορεί να διαφέρει μεταξύ των μεμονωμένων κυτών βαταρίας. Αυτό μπορεί να μειώσει την ικανότητα της βαταρίας κατά 15-30% σε συστήματα που δεν είναι σωστά ισορροπημένα. Ωστόσο, η τεχνολογία δυναμικής ισορρόπησης κυτών στο BMS μπορεί να το διορθώσει. Τα μονάδες ενεργού ισορροπευτικού στο BMS μπορούν να μεταφέρουν την ενέργεια μεταξύ των κυτών με αποδοτικότητα πάνω από 92%. Αυτό διατηρεί όλους τους κύτταρες στο καλύτερο επίπεδο φόρτισης. Κατά την βαθιά απόφορτιση της βαταρίας, αυτή η διαδικασία βοηθά επίσης να μειωθεί η δημιουργία λιθίου πλάτινγκ. Σε σύγκριση με τις διατάξεις βαταρίας που δεν διαθέτουν αυτό είδους διαχείριση, μπορεί να διατηρήσει μέχρι και το 40% περισσότερο της κυκλικής ζωής της βαταρίας, που σημαίνει ότι η βαταρία μπορεί να φορτιστεί και να αποφορτιστεί περισσότερες φορές πριν εξαντληθεί.

Βελτιστοποίηση της απόδοσης σε ακραίες συνθήκες

Οι αρχιτεκτονικές συστημάτων προσαρμοστικής διαχείρισης βαταρεών είναι πολύ έξυπνες. Μπορούν να προσαρμοστούν σε διαφορετικές περιβαλλοντικές προκλήσεις ρυθμίζοντας την ενέργεια με ένα έξυπνο τρόπο. Για παράδειγμα, όταν κάνει πολύ κρύο, κάτω από μηδέν βαθμούς Celsius, το BMS θα μειώνει γradually τις ροές φόρτισης. Αυτό είναι για να σταματήσει την απόθεση λιθίου μετάλλου στους ανόδους των κυττάρων της βαταρείας. Σε εφαρμογές υψομέτρου, το BMS έχει μηχανισμούς εξαγωγής με πίεση που είναι προσαρμοσμένοι. Αυτοί οι μηχανισμοί βοηθούν να διατηρείται η σταθερότητα των ηλεκτροχημικών αντιδράσεων στην βαταρεία. Με αυτές τις λειτουργικές παραμέτρους που μπορούν να προσαρμοστούν σε διαφορετικές συνθήκες, η βαταρεία μπορεί να λειτουργεί αξιόπιστα σε μια πολύ ευρεία θερμοκρασιακή κλίμακα, από -40°C έως +85°C. Αυτό την καθιστά επιτράπεζη για χρήση σε τοποθεσίες όπως στις εφαρμογές αεροδιαστημικής και αποθήκευσης ενέργειας σε πολύ κρύα αρκτικά περιοχές.

Στρατηγικές εφαρμογής για μέγιστη αποδοτικότητα

Αν θέλετε να ενσωματώσετε ένα BMS σωστά, πρέπει να βεβαιωθείτε ότι οι προδιαγραφές του συστήματος αντιστοιχούν με τις ιδιότητες της χημείας της μπαταρίας. Για παράδειγμα, οι διατάξεις μπαταρίας Lithium Iron Phosphate (LFP) χρειάζονται να έχουν ακόμη πιο προσεκτικά όρια επιβλέψεως ηλεκτροτάσεων σε σύγκριση με τα κύτταρα Nickel Manganese Cobalt (NMC). Κατά την εγκατάσταση του BMS, υπάρχουν μερικές καλές πρακτικές που πρέπει να ακολουθήσετε. Μία από αυτές είναι να χρησιμοποιείτε γαλβανική απομόνωση μεταξύ των κυκλωμάτων μέτρησης και των ηλεκτρικών κύκλων δύναμης. Αυτό βοηθά να αποφεύγεται κάτι που ονομάζεται παρενόχληση κυκλών έδαφους. Επιπλέον, θα πρέπει να ενημερώνετε το firmware του BMS συχνά. Αυτό εξασφαλίζει ότι παραμένει συμβατό με τον τρόπο που η μπαταρία γηράσκει με τον χρόνο. Εκτελώντας αυτό, μπορείτε να διατηρήσετε την ακρίβεια των μετρήσεων μέσα στο 1% κατά τη διάρκεια ολόκληρης της ζωής του προϊόντος.

Καλές πρακτικές συντήρησης και επίλυσης προβλημάτων

Για να διατηρήσετε το BMS να λειτουργεί καλά, πρέπει να κάνετε μερική προεπόμενη διαφύλαξη. Ένα πράγμα που μπορείτε να κάνετε είναι να ελέγχετε την καλιβροποίηση του BMS κάθε τρίμηνο χρησιμοποιώντας πολύ ακριβές αναφορικές πηγές. Αυτό βοηθά να εξασφαλίσετε ότι οι αισθητήρες στο BMS είναι ακριβείς. Μπορείτε επίσης να αναλύσετε τα ιστορικά δεδομένα για το πώς έχει φορτωθεί και ξεφορτωθεί η μπαταρία. Αυτό μπορεί να σας βοηθήσει να ανιχνεύσετε τα πρώιμα σημάδια ενός κύτταρου που ξεκινά να διαφθείρεται, συνήθως 6-12 μήνες πριν από να αποτύχει ολοσχερώς. Όταν υπάρχει πρόβλημα με το BMS, υπάρχουν μερικά κοινά βήματα επίλυσης προβλημάτων. Για παράδειγμα, μπορείτε να ελέγξετε τις αντιστάσεις τερματισμού του CAN bus και να αναζητήσετε για οποιεσδήποτε μειώσεις της αντιστάσεως απομόνωσης κάτω από 100Ω/Β. Όταν η αντιστάση απομόνωσης μειώνεται έτσι, συνήθως σημαίνει ότι υπάρχει υγρασία που εισερχεται στο σύστημα ή ότι υπάρχει πρόβλημα με το διαηλεκτρικό υλικό που καταρρέει, ειδικά σε εφαρμογές υψηλής έντασης.