Wat is de functie van BMS?

Wat is de functie van BMS?

Een batterijbeheersysteem (BMS) is een elektronisch systeem dat een oplaadbare batterij (cel of batterijpakket) beheert, bijvoorbeeld door de batterij te beschermen tegen het werken buiten zijn veilige werkgebied,het toezicht houden op de staat, het berekenen van secundaire gegevens, het rapporteren van die gegevens, het controleren van de omgeving, het authenticeren en/of balanceren ervan.

Een batterijpakket dat is gebouwd samen met een batterijbeheersysteem met een externe communicatie-databus, is een slim batterijpakket.

Bescherming

Een BMS kan zijn batterij beschermen door te voorkomen dat deze buiten zijnveilig werkgebied, zoals:

• Overladen
• Overbelasting
• Overstroming tijdens het opladen
• Overstroming tijdens het ontladen
• Overspanning tijdens het opladen, vooral belangrijk voorloodzuur,Li-ionenLiFePO4cellen
• Onderspanning tijdens het ontladen, vooral belangrijk voor Li-ion- en LiFePO4-cellen
• Overtemperatuur
• Opladen onder lage temperatuur
• Overdruk (NiMHbatterijen)
• detectie van grondfout of lekkage (systeembewaking dat de hoogspanningsbatterij elektrisch is losgekoppeld van elk geleidend voorwerp dat kan worden gebruikt, zoals de carrosserie van het voertuig)

Het BMS kan het gebruik buiten het veilige werkgebied van de batterij voorkomen door:

• Met inbegrip van een interneschakelaar(zoals eenrelaisofmosfet) die wordt geopend als de batterij buiten het veilige werkgebied wordt gebruikt.
• Verzoek aan de apparaten waaraan de batterij is aangesloten om het gebruik of het opladen van de batterij te verminderen of zelfs te stoppen.
• Actieve controle van de omgeving, bijvoorbeeld door middel van verwarming, ventilatoren, airconditioning of vloeistofkoeling

Balanceren

Om de capaciteit van de batterij te maximaliseren, en om te voorkomen dat er lokaal onder- of overladen plaatsvindt,het BMS kan actief ervoor zorgen dat alle cellen die de batterij samenstellen, op dezelfde spanning of laadsituatie worden gehoudenHet BMS kan de cellen in evenwicht brengen door:

• Verspilenergievan de meest geladen cellen door ze aan te sluiten op eenbelastingen(zoals via passieveregelgevers)
• Het schudden van energie van de meest geladen cellen naar de minst geladen cellen (balansers)
• Vermindering van de laadstroom tot een voldoende laag niveau dat volledig geladen cellen niet beschadigt, terwijl minder geladen cellen kunnen blijven laden (niet van toepassing op lithiumchemiecellen)

Batterijverbinding aan het belastingcircuit

Een BMS kan ook voorzien zijn van een voorlaadsysteem dat een veilige manier biedt om de batterij aan te sluiten op verschillende belastingen en de buitensporige binnenstroomstromen om de condensatoren te laden te elimineren.

De verbinding met belastingen wordt normaal gesproken bestuurd door middel van elektromagnetische relais, de zogenaamde contactors.De precharge circuit kan zijn ofwel vermogen weerstanden in serie verbonden met de lasten tot de condensatoren zijn opgeladenAls alternatief kan eenstroomvoorziening in schakelmodusconnected in parallel to loads can be used to charge the voltage of the load circuit up to a level close enough to battery voltage in order to allow closing the contactors between battery and load circuitEen BMS kan een circuit hebben dat kan controleren of een relais al gesloten is voordat het wordt voorgeladen (bijvoorbeeld als gevolg van las) om te voorkomen dat er inrushstromen optreden.

Communicatie

De centrale controller van een BMS communiceert intern met de hardware die op celniveau werkt, of extern met hardware op hoog niveau zoals laptops of eenHMI.

Externe communicatie op hoog niveau is eenvoudig en gebruikt verschillende methoden.

• Verschillende soortenseriecommunicatie.
• CAN-buscommunicatie, gewoonlijk gebruikt in de automobielindustrie.
• Verschillende soortendraadloze communicatie.

Gecentraliseerde BMS's met lage spanning hebben meestal geen interne communicatie.

Gedistribueerde of modulaire BMS's moeten gebruikmaken van een laag niveau interne celcontroller (Modular architecture) of controller-controller (Distributed architecture) communicatie.Dit soort communicatie is moeilijk.Het probleem is de spanningsverschuiving tussen cellen. Het eerste celgrondsignaal kan honderden volts hoger zijn dan het andere celgrondsignaal.Afgezien van softwareprotocollen, zijn er twee bekende manieren van hardwarecommunicatie voor spanningsverschuivingssystemen,optische isolatieendraadloze communicatieVoor modulaire architectuur is de meeste hardware beperkt tot maximaal 255 nodes.Voor hoogspanningssystemen is de zoektijd van alle cellen een andere beperkingDe kosten van modulaire systemen zijn belangrijk, omdat ze vergelijkbaar kunnen zijn met de prijs van de cel.De combinatie van hardware- en softwarebeperkingen resulteert in een aantal opties voor interne communicatie:

• Geïsoleerde seriële communicatie
• draadloze seriële communicatie

Om de beperkingen van de stroom van bestaande USB-kabels te omzeilen als gevolg van warmte van elektrische stroom, zijn in de telecommunicatieproceduresopladers voor mobiele telefoonsVoor de onderhandelingen over een verhoogde spanning zijn de meest gebruikteQualcomm Quick ChargeenMediaTek Pump Express. "VOOC" by Oppo (also branded as "Dash Charge" with "OnePlus") increases the current instead of voltage with the aim to reduce heat produced in the device from internally converting an elevated voltage down to the battery's terminal charging voltageHet is echter onverenigbaar met bestaande USB-kabels en is afhankelijk van speciale hoogstroom-USB-kabels met dienovereenkomstig dikkere koperdraden.USB-toevoerDe norm beoogt een universeel onderhandelingsprotocol voor apparaten tot 240 watt.

Berekeningen

Bovendien kan een BMS waarden berekenen op basis van de onderstaande items, zoals:^{[Citatie nodig]}

• Spanning: minimale en maximale celspanning
• Staat van de lading(SoC) ofdiepte van de ontlading(DoD), om het laadniveau van de batterij aan te geven
• Gezondheidsstaat(SoH), een op verschillende manieren gedefinieerde meting van de restcapaciteit van de batterij als % van de oorspronkelijke capaciteit
• Vermogenstoestand(SoP), de hoeveelheid vermogen die beschikbaar is voor een bepaald tijdsinterval, gelet op het huidige energieverbruik, de temperatuur en andere omstandigheden
• Veiligheidsstatus (SOS)
• Maximale ladingstroom alslaadstroomlimiet(CCL)
• Maximale ontladingsstroom alsmaximale ontladingsstroom(DCL)
• Energie [kWh] geleverd sinds de laatste laad- of laadcyclus
• Interne impedantie van een cel (voor het bepalen van de open-circuitspanning)
• Laad [Ah] geleverd of opgeslagen (soms wordt dit kenmerk aangeduidCoulombteller)
• Totale energie die sinds het eerste gebruik is geleverd
• Totaal gebruikstermijn sinds het eerste gebruik
• Totaal aantal cycli
• Temperatuurbewaking
• Koelmiddelstroom voor lucht- of vloeistofgekoelde batterijen

Monitor

Een BMS kan de toestand van de batterij controleren, zoals weergegeven door verschillende elementen, zoals:

• Spanning: totale spanning, spanningen van afzonderlijke cellen of spanning van periodieke kraan
• Temperatuur: gemiddelde temperatuur, koelmiddelinlaattemperatuur, koelmiddeluitlaattemperatuur of temperaturen van afzonderlijke cellen
• Koelmiddelstroom: voor met vloeistof gekoelde batterijen
• Stroom: stroom in of uit de batterij
• Gezondheid van individuele cellen
• Bilantievan cellen