- Γιατί χρειαζόμαστε ένα Σύστημα Διαχείρισης Μπαταρίας (BMS);
- Σχεδιασμός Συστήματος Διαχείρισης Μπαταρίας (BMS)
- Δομικά στοιχεία ενός BMS
- Απόκτηση δεδομένων BMS
- Πολλαπλό αναλογικό μπροστινό άκρο (AFE) για μέτρηση τάσης και θερμοκρασίας κυψέλης
- Εκτίμηση κατάστασης μπαταρίας
Στις 7 ου Ιανουαρίου 2013, μια πτήση Boeing 787 ήταν σταθμευμένο για συντήρηση, κατά τη διάρκεια που ένας μηχανικός παρατηρήσει φλόγες και καπνό να βγαίνει από τη βοηθητική μονάδα ισχύος (μπαταρία λιθίου Pack) της πτήσης, το οποίο χρησιμοποιείται στην εξουσία των ηλεκτρονικών συστημάτων πτήσης. Ελήφθησαν προσπάθειες για να θέσει τη φωτιά μακριά, αλλά 10 ημέρες αργότερα πριν από αυτό το ζήτημα θα μπορούσε να λυθεί, στις 16 ης Γενάρη άλλη αποτυχία της μπαταρίας συνέβη σε 787 πτήση που εκτελείται από All Nippon Airways που προκάλεσε αναγκαστική προσγείωση στο ιαπωνικό αεροδρόμιο. Αυτές οι δύο συχνές καταστροφικές αποτυχίες της μπαταρίας έκαναν την πτήση Boeing 787 Dreamliners να ακινητοποιηθεί επ 'αόριστον, η οποία αμαύρωσε τη φήμη του κατασκευαστή προκαλώντας τεράστιες οικονομικές απώλειες.
Μετά από μια σειρά κοινών ερευνών από τις ΗΠΑ και τους Ιάπωνες, το πακέτο μπαταριών λιθίου του B-787 υποβλήθηκε σε σάρωση CT και αποκάλυψε ότι ένα από τα οκτώ κύτταρα ιόντων λιθίου υπέστη ζημιά προκαλώντας βραχυκύκλωμα το οποίο προκάλεσε θερμική διαφυγή με φωτιά. Αυτό το συμβάν θα μπορούσε εύκολα να αποφευχθεί εάν το σύστημα διαχείρισης μπαταρίας της μπαταρίας ιόντων λιθίου σχεδιάστηκε για να ανιχνεύει / αποτρέπει βραχυκύκλωμα. Μετά από κάποιες αλλαγές στο σχεδιασμό και τους κανονισμούς ασφαλείας, το B-787 άρχισε να πετάει ξανά, αλλά το περιστατικό παραμένει ως απόδειξη για να αποδείξει πόσο επικίνδυνες θα μπορούσαν να πάρουν οι μπαταρίες λιθίου εάν δεν αντιμετωπιστούν σωστά.
Γρήγορα προς τα εμπρός 15 χρόνια, σήμερα έχουμε ηλεκτρικά αυτοκίνητα που χρησιμοποιούν τις ίδιες μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι οποίες είναι συσκευασμένες μαζί σε εκατοντάδες αν όχι χιλιάδες σε αριθμό. Αυτές οι τεράστιες μπαταρίες με ονομαστική τάση περίπου 300V κάθεται στο αυτοκίνητο και τροφοδοτούν ρεύμα έως και 300Α (τραχιά στοιχεία) κατά τη λειτουργία. Οποιοδήποτε ατύχημα εδώ θα καταλήξει σε μια μεγάλη καταστροφή, και αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το σύστημα διαχείρισης μπαταριών τονίζεται πάντα στα EV. Έτσι σε αυτό το άρθρο θα μάθουμε περισσότερα για αυτό το Σύστημα Διαχείρισης Μπαταρίας (BMS) και θα αναλύσουμε για να κατανοήσουμε το σχεδιασμό και τις λειτουργίες του για να το κατανοήσουμε πολύ καλύτερα. Δεδομένου ότι οι μπαταρίες και το BMS είναι στενά συνδεδεμένα, συνιστάται να διαβάσετε τα προηγούμενα άρθρα μας σχετικά με τα ηλεκτρικά οχήματα και τις μπαταρίες EV.
Γιατί χρειαζόμαστε ένα Σύστημα Διαχείρισης Μπαταρίας (BMS);
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν αποδειχθεί ότι είναι η μπαταρία ενδιαφέροντος για τους κατασκευαστές ηλεκτρικών οχημάτων λόγω της υψηλής πυκνότητας φόρτισης και του χαμηλού βάρους. Παρόλο που αυτές οι μπαταρίες συσκευάζονται σε μεγάλο βαθμό για το μέγεθός τους, είναι εξαιρετικά ασταθείς στη φύση. Είναι πολύ σημαντικό οι μπαταρίες αυτές να μην υπερφορτίζονται ποτέ ή να αποφορτίζονται σε καμία περίπτωση που συνεπάγεται την ανάγκη παρακολούθησης της τάσης και του ρεύματος. Αυτή η διαδικασία γίνεται λίγο πιο δύσκολη, καθώς υπάρχουν πολλά κελιά μαζί για να σχηματίσουν μια μπαταρία σε EV και κάθε κελί πρέπει να παρακολουθείται ξεχωριστά για την ασφάλεια και την αποτελεσματική λειτουργία του, το οποίο απαιτεί ένα ειδικό ειδικό σύστημα που ονομάζεται Battery Management System. Επίσης, για να έχουμε τη μέγιστη απόδοση από μια μπαταρία, θα πρέπει να φορτίζουμε και να αποφορτίζουμε πλήρως όλα τα κελιά ταυτόχρονα στην ίδια τάση που απαιτεί και πάλι ένα BMS. Εκτός από αυτό το BMS θεωρείται υπεύθυνο για πολλές άλλες λειτουργίες που θα συζητηθούν παρακάτω.
Σχεδιασμός Συστήματος Διαχείρισης Μπαταρίας (BMS)
Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά το σχεδιασμό ενός BMS. Οι πλήρεις εκτιμήσεις εξαρτώνται από την ακριβή τελική εφαρμογή στην οποία θα χρησιμοποιηθεί το BMS. Εκτός από το BMS της EV χρησιμοποιούνται επίσης όπου εμπλέκεται μια μπαταρία λιθίου, όπως μια συστοιχία ηλιακών συλλεκτών, ανεμόμυλοι, τοίχοι ισχύος κ.λπ. Ανεξάρτητα από την εφαρμογή, ένας σχεδιασμός BMS πρέπει να λαμβάνει υπόψη όλους ή πολλούς από τους ακόλουθους παράγοντες.
Έλεγχος εκφόρτισης: Η κύρια λειτουργία ενός BMS είναι η διατήρηση των κυττάρων λιθίου εντός της περιοχής ασφαλούς λειτουργίας. Για παράδειγμα, ένα τυπικό κελί λιθίου 18650 θα έχει βαθμολογία υπό τάση περίπου 3V. Είναι ευθύνη του BMS να βεβαιωθείτε ότι κανένα από τα κελιά του πακέτου δεν αποφορτίζεται κάτω από 3V.
Έλεγχος φόρτισης: Εκτός από την εκφόρτιση, η διαδικασία φόρτισης πρέπει επίσης να παρακολουθείται από το BMS. Οι περισσότερες μπαταρίες τείνουν να καταστραφούν ή να μειωθούν στη διάρκεια ζωής όταν φορτίζονται ακατάλληλα. Για φορτιστή μπαταρίας λιθίου χρησιμοποιείται φορτιστής 2 σταδίων. Το πρώτο στάδιο ονομάζεται σταθερό ρεύμα (CC) κατά το οποίο ο φορτιστής εξάγει ένα σταθερό ρεύμα για τη φόρτιση της μπαταρίας. Όταν η μπαταρία γεμίσει σχεδόν το δεύτερο στάδιο που ονομάζεται Constant Voltage (CV)χρησιμοποιείται το στάδιο κατά το οποίο παρέχεται σταθερή τάση στην μπαταρία με πολύ χαμηλό ρεύμα. Το BMS πρέπει να βεβαιωθεί ότι τόσο η τάση όσο και το ρεύμα κατά τη φόρτιση δεν υπερβαίνουν τα διαπερατά όρια, ώστε να μην υπερφορτίζουν ή να φορτίζουν γρήγορα τις μπαταρίες. Η μέγιστη επιτρεπόμενη τάση φόρτισης και το ρεύμα φόρτισης βρίσκονται στο φύλλο δεδομένων της μπαταρίας.
Προσδιορισμός κατάστασης φόρτισης (SOC): Μπορείτε να θεωρήσετε το SOC ως ένδειξη καυσίμου του EV. Μας λέει πραγματικά την χωρητικότητα της μπαταρίας της συσκευασίας σε ποσοστό. Ακριβώς όπως αυτό στο κινητό μας τηλέφωνο. Αλλά δεν είναι τόσο εύκολο όσο ακούγεται. Η τάση και το ρεύμα φόρτισης / εκφόρτισης της συσκευασίας πρέπει πάντα να παρακολουθούνται για να προβλέπουν τη χωρητικότητα της μπαταρίας. Μόλις μετρηθεί η τάση και το ρεύμα, υπάρχουν πολλοί αλγόριθμοι που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό του SOC της μπαταρίας. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος είναι η μέθοδος μέτρησης coulomb. θα συζητήσουμε περισσότερα σχετικά με αυτό αργότερα στο άρθρο. Η μέτρηση των τιμών και ο υπολογισμός του SOC είναι επίσης ευθύνη ενός BMS.
Προσδιορισμός κατάστασης υγείας (SOC): Η χωρητικότητα της μπαταρίας δεν εξαρτάται μόνο από την τάση και το τρέχον προφίλ της, αλλά και από την ηλικία και τη θερμοκρασία λειτουργίας της. Η μέτρηση SOH μας λέει για την ηλικία και τον αναμενόμενο κύκλο ζωής της μπαταρίας με βάση το ιστορικό χρήσης της. Με αυτόν τον τρόπο μπορούμε να γνωρίζουμε πόσα χιλιόμετρα (η απόσταση που καλύπτεται μετά την πλήρη φόρτιση) του EV μειώνεται καθώς μεγαλώνει η μπαταρία και επίσης μπορούμε να γνωρίζουμε πότε πρέπει να αντικατασταθεί η μπαταρία. Το SOH πρέπει επίσης να υπολογίζεται και να παρακολουθείται από το BMS.
Εξισορρόπηση κυττάρων: Μια άλλη ζωτική λειτουργία ενός BMS είναι η διατήρηση της ισορροπίας των κυττάρων. Για παράδειγμα, σε ένα πακέτο 4 κυττάρων συνδεδεμένων εν σειρά η τάση και των τεσσάρων κυψελών θα πρέπει πάντα να έχει ίση. Εάν το ένα κελί είναι μικρότερο ή υψηλό σε τάση από το άλλο, αυτό θα επηρεάσει ολόκληρο το πακέτο, ας πούμε αν το ένα κελί είναι στα 3,5V ενώ τα άλλα τρία στα 4V. Κατά τη φόρτιση, αυτά τα τρία κελιά θα φθάσουν στα 4.2V, ενώ το άλλο θα είχε φτάσει μόλις τα 3.7V παρόμοια, αυτό το κελί θα είναι το πρώτο που θα εκφορτιστεί στα 3V πριν από τα άλλα τρία. Με αυτόν τον τρόπο, λόγω αυτού του μεμονωμένου κελιού, όλα τα άλλα κελιά της συσκευασίας δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο μέγιστο δυναμικό του, θέτοντας σε κίνδυνο την αποτελεσματικότητα.
Για να αντιμετωπίσει αυτό το πρόβλημα, το BMS πρέπει να εφαρμόσει κάτι που ονομάζεται εξισορρόπηση κυττάρων. Υπάρχουν πολλοί τύποι τεχνικών εξισορρόπησης κυττάρων, αλλά οι συνήθως χρησιμοποιούμενοι είναι ο ενεργός και παθητικός τύπος κυτταρικής εξισορρόπησης. Στην παθητική εξισορρόπηση η ιδέα είναι ότι τα κελιά με υπερβολική τάση θα αναγκαστούν να εκφορτιστούν μέσω ενός φορτίου σαν αντίσταση για να φθάσουν στην τιμή τάσης των άλλων κυψελών. Κατά την ενεργή εξισορρόπηση, τα ισχυρότερα κύτταρα θα χρησιμοποιηθούν για τη φόρτιση των ασθενέστερων κυττάρων για την εξισορρόπηση των δυνατοτήτων τους. Θα μάθουμε περισσότερα για την εξισορρόπηση κυττάρων αργότερα σε ένα διαφορετικό άρθρο.
Θερμικός έλεγχος: Η διάρκεια ζωής και η απόδοση μιας μπαταρίας λιθίου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία λειτουργίας. Η μπαταρία τείνει να αποφορτίζεται γρηγορότερα σε θερμά κλίματα σε σύγκριση με τις κανονικές θερμοκρασίες δωματίου. Προσθέτοντας σε αυτό, η κατανάλωση υψηλού ρεύματος θα αύξανε περαιτέρω τη θερμοκρασία. Αυτό απαιτεί ένα θερμικό σύστημα (κυρίως λάδι) σε μια μπαταρία. Αυτό το θερμικό σύστημα θα πρέπει να μπορεί να μειώνει τη θερμοκρασία μόνο, αλλά θα πρέπει επίσης να μπορεί να αυξάνει τη θερμοκρασία σε κρύα κλίματα, εάν χρειάζεται. Το BMS είναι υπεύθυνο για τη μέτρηση της ατομικής θερμοκρασίας του κυττάρου και τον έλεγχο του θερμικού συστήματος ανάλογα με τη διατήρηση της συνολικής θερμοκρασίας της μπαταρίας.
Τροφοδοτείται από την ίδια την μπαταρία: Η μόνη διαθέσιμη πηγή τροφοδοσίας στο EV είναι η ίδια η μπαταρία. Έτσι, ένα BMS πρέπει να είναι σχεδιασμένο ώστε να τροφοδοτείται από την ίδια μπαταρία που υποτίθεται ότι προστατεύει και συντηρεί. Αυτό μπορεί να ακούγεται απλό, αλλά αυξάνει τη δυσκολία του σχεδιασμού του BMS.
Λιγότερη ιδανική ισχύς: Ένα BMS πρέπει να είναι ενεργό και να λειτουργεί ακόμη και αν το αυτοκίνητο λειτουργεί ή φορτίζεται ή σε ιδανική λειτουργία. Αυτό κάνει το κύκλωμα BMS να τροφοδοτείται συνεχώς και ως εκ τούτου είναι υποχρεωτικό το BMS να καταναλώνει πολύ λιγότερη ισχύ, ώστε να μην εξαντλείται πολύ η μπαταρία. Όταν ένα EV παραμείνει χωρίς φόρτιση για εβδομάδες ή μήνες, το BMS και άλλα κυκλώματα τείνουν να εξαντλήσουν την μπαταρία από μόνα τους και τελικά πρέπει να στριφτούν ή να φορτιστούν πριν από την επόμενη χρήση. Αυτό το πρόβλημα παραμένει κοινό με ακόμη και δημοφιλή αυτοκίνητα όπως το Tesla.
Γαλβανική απομόνωση: Το BMS λειτουργεί ως γέφυρα μεταξύ της μπαταρίας και του ECU του EV. Όλες οι πληροφορίες που συλλέγονται από το BMS πρέπει να σταλούν στο ECU για εμφάνιση στο ταμπλό οργάνων ή στο ταμπλό. Έτσι, το BMS και το ECU θα πρέπει να επικοινωνούν συνεχώς περισσότερο μέσω του τυπικού πρωτοκόλλου, όπως CAN CAN ή LIN bus. Ο σχεδιασμός BMS πρέπει να είναι ικανός να παρέχει μια γαλβανική απομόνωση μεταξύ της μπαταρίας και του ECU.
Καταγραφή δεδομένων: Είναι σημαντικό για το BMS να έχει μια μεγάλη τράπεζα μνήμης, καθώς πρέπει να αποθηκεύει πολλά δεδομένα. Τιμές όπως το Sate-of-health SOH μπορούν να υπολογιστούν μόνο εάν είναι γνωστό το ιστορικό φόρτισης της μπαταρίας. Έτσι, το BMS πρέπει να παρακολουθεί τους κύκλους φόρτισης και το χρόνο φόρτισης της μπαταρίας από την ημερομηνία εγκατάστασης και να διακόπτει αυτά τα δεδομένα όταν απαιτείται. Αυτό βοηθά επίσης στην παροχή υπηρεσιών μετά την πώληση ή στην ανάλυση ενός προβλήματος με το EV για τους μηχανικούς.
Ακρίβεια: Όταν ένα κελί φορτίζεται ή εκφορτίζεται, η τάση σε όλο αυτό αυξάνεται ή μειώνεται σταδιακά. Δυστυχώς, η καμπύλη εκφόρτισης (τάση έναντι χρόνου) μιας μπαταρίας λιθίου έχει επίπεδες περιοχές, επομένως η αλλαγή στην τάση είναι πολύ μικρότερη. Αυτή η αλλαγή πρέπει να μετρηθεί με ακρίβεια για τον υπολογισμό της τιμής του SOC ή για τη χρήση της για εξισορρόπηση κυττάρων. Ένα καλά σχεδιασμένο BMS θα μπορούσε να έχει ακρίβεια τόσο υψηλό όσο ± 0,2mV, αλλά θα πρέπει τουλάχιστον να έχει ακρίβεια 1mV-2mV. Κανονικά χρησιμοποιείται ένα ADC 16-bit στη διαδικασία.
Ταχύτητα επεξεργασίας: Το BMS ενός EV πρέπει να κάνει πολλούς αριθμούς για να υπολογίσει την τιμή των SOC, SOH κ.λπ. Υπάρχουν πολλοί αλγόριθμοι για να γίνει αυτό, και ορισμένοι χρησιμοποιούν ακόμη και μηχανική εκμάθηση για να ολοκληρώσουν την εργασία. Αυτό καθιστά το BMS μια συσκευή πεινασμένης επεξεργασίας. Εκτός από αυτό, πρέπει επίσης να μετρήσει την τάση των κυττάρων σε εκατοντάδες κελιά και να παρατηρήσει τις λεπτές αλλαγές σχεδόν αμέσως.
Δομικά στοιχεία ενός BMS
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι BMS που διατίθενται στην αγορά, μπορείτε είτε να σχεδιάσετε ένα μόνοι σας είτε ακόμη και να αγοράσετε το ολοκληρωμένο IC που είναι άμεσα διαθέσιμο. Από τη σκοπιά της δομής του υλικού, υπάρχουν μόνο τρεις τύποι BMS με βάση την τοπολογία του είναι το Centralized BMS, το BMS και το Modular BMS. Ωστόσο, η λειτουργία αυτών των BMS είναι παρόμοια. Ένα γενικό σύστημα διαχείρισης μπαταριών απεικονίζεται παρακάτω.
Απόκτηση δεδομένων BMS
Ας αναλύσουμε το παραπάνω μπλοκ λειτουργίας από τον πυρήνα του. Η κύρια λειτουργία του BMS είναι η παρακολούθηση της μπαταρίας για την οποία χρειάζεται να μετρήσει τρεις ζωτικές παραμέτρους, όπως η τάση, το ρεύμα και η θερμοκρασία από κάθε κελί της μπαταρίας. Γνωρίζουμε ότι οι μπαταρίες σχηματίζονται συνδέοντας πολλά κελιά σε σειρά ή παράλληλη διαμόρφωση, όπως το Tesla έχει 8.256 κελιά στα οποία 96 κελιά συνδέονται σε σειρά και 86 συνδέονται παράλληλα για να σχηματίσουν ένα πακέτο. Εάν ένα σετ κυψελών συνδέεται σε σειρά, τότε πρέπει να μετρήσουμε την τάση σε κάθε κυψέλη, αλλά το ρεύμα για ολόκληρο το σετ θα είναι ίδιο δεδομένου ότι το ρεύμα θα είναι ίδιο σε ένα κύκλωμα σειράς. Ομοίως, όταν ένα σύνολο κυττάρων συνδέεται παράλληλα, πρέπει να μετρήσουμε μόνο ολόκληρη την τάση, καθώς η τάση σε κάθε κυψέλη θα είναι ίδια όταν συνδέεται παράλληλα. Η παρακάτω εικόνα δείχνει ένα σύνολο κελιών συνδεδεμένων σε σειρά, μπορείτε να παρατηρήσετε την τάση και τη θερμοκρασία που μετρώνται για μεμονωμένα κελιά και το ρεύμα πακέτου μετριέται συνολικά.
«Πώς να μετρήσω την τάση των κυττάρων στο BMS;»
Δεδομένου ότι ένα τυπικό EV έχει μεγάλο αριθμό κυττάρων συνδεδεμένα μεταξύ τους, είναι λίγο δύσκολο να μετρηθεί η μεμονωμένη τάση κυψέλης μιας μπαταρίας. Αλλά μόνο αν γνωρίζουμε την ατομική τάση κυττάρων μπορούμε να εκτελέσουμε την εξισορρόπηση των κυττάρων και να παρέχουμε προστασία των κυττάρων. Για να διαβάσετε την τιμή τάσης ενός κελιού χρησιμοποιείται ADC. Ωστόσο, η πολυπλοκότητα είναι μεγάλη καθώς οι μπαταρίες συνδέονται σε σειρά. Δηλαδή τα τερματικά στα οποία μετράται η τάση πρέπει να αλλάζουν κάθε φορά. Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να το κάνετε αυτό που περιλαμβάνει ρελέ, muxes κ.λπ. Εκτός από αυτό υπάρχει επίσης κάποιο IC διαχείρισης μπαταρίας όπως το MAX14920 το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση μεμονωμένων τάσεων κυψελών πολλαπλών κυψελών (12-16) συνδεδεμένων σε σειρά.
«Πώς να μετρήσω τη θερμοκρασία των κυττάρων για το BMS;»
Εκτός από τη θερμοκρασία των κυψελών, μερικές φορές το BMS πρέπει επίσης να μετρήσει τη θερμοκρασία του διαύλου και τη θερμοκρασία του κινητήρα, καθώς όλα λειτουργούν με υψηλό ρεύμα. Το πιο κοινό στοιχείο που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας ονομάζεται NTC, που σημαίνει αρνητική θερμοκρασία συντελεστή (NTC). Είναι παρόμοιο με μια αντίσταση αλλά αλλάζει (μειώνει) την αντίστασή του με βάση τη θερμοκρασία γύρω από αυτήν. Μετρώντας την τάση σε αυτήν τη συσκευή και χρησιμοποιώντας έναν απλό νόμο ohms μπορούμε να υπολογίσουμε την αντίσταση και έτσι τη θερμοκρασία.
Πολλαπλό αναλογικό μπροστινό άκρο (AFE) για μέτρηση τάσης και θερμοκρασίας κυψέλης
Η μέτρηση της τάσης των κυττάρων μπορεί να γίνει περίπλοκη, δεδομένου ότι απαιτεί υψηλή ακρίβεια και μπορεί επίσης να εγχύσει θορύβους εναλλαγής από το mux εκτός από αυτό κάθε στοιχείο συνδέεται με μια αντίσταση μέσω ενός διακόπτη για εξισορρόπηση κυψέλης. Για να ξεπεραστούν αυτά τα προβλήματα χρησιμοποιείται ένα AFE - Analog Front end IC. Ένα AFE διαθέτει ενσωματωμένη μονάδα Mux, buffer και ADC με υψηλή ακρίβεια. Θα μπορούσε εύκολα να μετρήσει την τάση και τη θερμοκρασία με τον κοινό τρόπο και να μεταφέρει τις πληροφορίες στον κύριο μικροελεγκτή.
«Πώς να μετρήσω το ρεύμα πακέτου για το BMS;»
Το πακέτο μπαταριών EV μπορεί να παράγει μεγάλη τιμή ρεύματος έως και 250Α ή ακόμα και υψηλή, εκτός από αυτό πρέπει επίσης να μετρήσουμε το ρεύμα κάθε μονάδας στο πακέτο για να βεβαιωθούμε ότι το φορτίο κατανέμεται ομοιόμορφα. Ενώ σχεδιάζουμε το τρέχον στοιχείο ανίχνευσης, πρέπει επίσης να παρέχουμε απομόνωση μεταξύ της συσκευής μέτρησης και ανίχνευσης. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος για την ανίχνευση ρεύματος είναι η μέθοδος Shunt και η μέθοδος βασισμένη στον αισθητήρα Hall. Και οι δύο μέθοδοι έχουν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους. Οι παλαιότερες μέθοδοι διακλάδωσης θεωρήθηκαν λιγότερο ακριβείς, αλλά με την πρόσφατη διαθεσιμότητα σχεδίων εκτροπής υψηλής ακρίβειας με απομονωμένους ενισχυτές και διαμορφωτές προτιμώνται περισσότερο από τη μέθοδο που βασίζεται στον αισθητήρα hall.
Εκτίμηση κατάστασης μπαταρίας
Η κύρια υπολογιστική ισχύς ενός BMS είναι αφιερωμένη στην εκτίμηση της κατάστασης της μπαταρίας. Αυτό περιλαμβάνει τη μέτρηση των SOC και SOH. Το SOC μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας το προφίλ τάσης, ρεύματος, προφίλ φόρτισης και εκφόρτισης. Το SOH μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον αριθμό του κύκλου φόρτισης και την απόδοση της μπαταρίας.
«Πώς να μετρήσω το SOC μιας μπαταρίας;»
Υπάρχουν πολλοί αλγόριθμοι για τη μέτρηση του SOC μιας μπαταρίας, ο καθένας με τις δικές του τιμές εισόδου. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος για το SOC ονομάζεται μέθοδος τήρησης βιβλίων Coulomb Counting aka. Θα συζητήσουμε