Проблемы разработки аппаратного обеспечения батареи BMS

В момент быстрого развития технологии аккумуляторов система управления аккумуляторами (BMS) является ключевым компонентом для обеспечения безопасной и эффективной работы аккумуляторов,и его аппаратное проектирование сталкивается со многими проблемамиВот некоторые из основных проблем и отраслевых тенденций в разработке аппаратного обеспечения BMS.

1Проблема точности

• BMS требует точного измерения параметров напряжения, тока и температуры батареи для точной оценки состояния зарядки батареи (SOC),состояние здоровья (SOH) и состояние мощности (SOP)Химические характеристики аккумуляторов сложны и зависят от различных факторов, таких как температура и старение.Например,, литий-железофосфатные батареи (LFP) имеют низкую плотность энергии, но низкую стоимость, длительный жизненный цикл и стабильность, в то время как литий-никель-кобальт-манганные (NMC) батареи имеют высокую плотность энергии, но высокую стоимость.
• Точные измерения напряжения батареи являются одной из ключевых задач, на которую влияют такие факторы, как саморазрядка и изменения нагрузки батареи.Изменения температуры также существенно повлияют на производительность батареи и точность измеренияНапример, высокие температуры ускоряют старение батареи и снижают ее емкость и производительность.

2. Проблемы безопасности

• Одной из основных задач BMS является обеспечение работы батареи в безопасном диапазоне и предотвращение аномальных ситуаций, таких как перезарядка, переразрядка, перенапряжение и перенапряжение.,перезарядка приведет к потере баланса химических реакций внутри батареи, выработке газа, увеличению давления внутри батареи и даже вызовет опасные ситуации, такие как выпуклость,пожар или взрыв; перезарядка может вызвать необратимые химические изменения в материалах электродов внутри батареи, уменьшая производительность и срок службы батареи.
• Тепловое управление батареями также является важным вопросом безопасности при разработке оборудования BMS. Литийные батареи обычно используют горючие электролиты.Электролит расщепляется и выделяет тепло.Даже если не достигнут температурный отток, высокие рабочие температуры могут ускорить старение батареи.

3Проблемы управления тепловой энергией

• BMS требует точного измерения параметров напряжения, тока и температуры батареи для точной оценки состояния зарядки батареи (SOC),состояние здоровья (SOH) и состояние мощности (SOP)Химические характеристики аккумуляторов сложны и зависят от различных факторов, таких как температура и старение.Например,, литий-железофосфатные батареи (LFP) имеют низкую плотность энергии, но низкую стоимость, длительный срок службы и стабильность,в то время как никель-кобальт-манган (NMC) литийные батареи имеют высокую плотность энергии, но высокую стоимость PDF.
• Точные измерения напряжения батареи являются одной из ключевых задач, на которую влияют такие факторы, как саморазрядка и изменения нагрузки батареи.Изменения температуры также существенно повлияют на производительность батареи и точность измеренияНапример, высокие температуры ускоряют старение батареи и снижают ее емкость и производительность.

4. Проблема стоимости

• В разработке аппаратного обеспечения BMS необходимо найти баланс между затратами и производительностью.что увеличивает стоимость системыНапример, использование высокоточных датчиков и аналого-цифровых преобразователей может улучшить точность измерений, но также означает более высокие затраты.
• Для крупномасштабных систем аккумуляторов, таких как электромобили и системы хранения энергии, стоимость BMS составляет значительную часть общей стоимости системы,которые могут препятствовать его широкому использованию в некоторых затратных приложенияхТаким образом, как снизить затраты, обеспечивая при этом функции и производительность BMS, является важной задачей, стоящей перед разработкой аппаратного обеспечения.

5. Проблемы масштабируемости

• Проектирование архитектуры BMS, которая может адаптироваться к разным размерам батареи, химическим свойствам и конфигурациям, является проблемой.BMS должен быть способен гибко адаптироваться к будущим потребностям без масштабных изменений или замены.
• Например, в электромобилях вместимость и конфигурация аккумуляторной батареи могут варьироваться в зависимости от модели.и BMS должен быть легко расширяться и корректироваться для удовлетворения потребностей различных моделейВ то же время для вторичного использования батарей, выведенных из электромобилей,BMS также должен иметь хорошую масштабируемость для удовлетворения потребностей в производительности и безопасности этих устаревших батарей..

6Проблема надежности

• Аппаратное обеспечение BMS должно работать стабильно в различных условиях работы и среде, чтобы обеспечить надежность и безопасность батарейной системы.аппаратные компоненты могут выйти из строя или снизить производительность из-за таких факторов, как электромагнитные помехи, вибрации и влажности.
• Например, в электромобиле БМС подвергается электромагнитным помехам, вызванным двигателями и другими электронными устройствами.которые могут повлиять на нормальную связь и передачу данных БМСКроме того, аккумулятор будет подвергаться вибрациям и ударам во время движения транспортного средства, что также может привести к повреждению аппаратных компонентов BMS.

7Проблемы соответствия сертификации

• Проектирование BMS должно соответствовать различным стандартам безопасности и производительности, таким как ISO 26262 для автомобильных приложений и UL 1973 для стационарных батарей.Выполнение этих требований повышает сложность проектирования и разработки.
• Требования к сертификации BMS различаются в разных областях применения и регионах.от выбора компонента до испытаний на обеспечение качества и подготовки к изготовлению, чтобы гарантировать, что продукт может успешно пройти сертификацию и быть выпущен на рынок.

8Проблема общения

• В больших системах аккумуляторов, мониторинг и управление электроники часто распределены по нескольким компонентам печатных плат, а не один централизованный компьютер BMS.критические данные измерений, данные безопасности и данные состояния батареи должны быть непрерывно синхронизированы между несколькими узлами микроконтроллера.предотвращение правильной оценки напряжения батарейного элемента и запуск защитной реакции при возникновении состояния вне диапазона.
• Например, в электромобилях требуется эффективная и надежная связь между BMS и другими системами, такими как бортовые зарядные устройства, инверторы и т. д.для достижения точного управления и управления батареейНеисправности связи могут привести к плохому управлению батареей, что повлияет на производительность и безопасность транспортного средства.

9. Будущие тенденции

• Интегрированный Интернет вещей (IoT):Интегрировать BMS с Интернетом вещей, чтобы обеспечить удаленный мониторинг и управление и повысить эффективность работы.BMS может заранее выявить потенциальные проблемы с батареей и предупредить их, чтобы обеспечить стабильную работу системы.
• Технология твердотельных батарей:Твердотельные батареи привлекли к себе большое внимание из-за их высокой плотности энергии и хорошей безопасности, но их характеристики требуют точного управления и контроля BMS.BMS необходимо оптимизировать для характеристик твердотельных батарей, чтобы полностью использовать их преимущества и решать новые проблемы.
• Приложение для вторичного использования:Использование отработавших аккумуляторов электромобилей в сценариях вторичного использования, таких как системы хранения энергии, предъявляет более высокие требования к BMS.точно оценивать их работу и состояние здоровья, а также обеспечение безопасности и эффективности.