Kaj je-spremljanje v realnem času?
BMS mora vedeti, kaj se dogaja znotraj paketa. Napetost na celico, skupni tok, temperature na več točkah. Ti podatki prihajajo nenehno, ne pa vzorčeni občasno. To je-spremljanje v realnem času.
Merjenje napetosti
Tu gre večina stroškov pri načrtovanju BMS.
Vsaka celica ali vzporedna skupina potrebuje lastno linijo za zaznavanje napetosti nazaj do analognega sprednjega konca IC. Za paket 16S, ki je obvladljiv. Za paket 100S+ EV gledate na več čipov AFE,-verižno povezanih, izolirano komunikacijo med njimi in kabelski snop, ki zahteva resnično prizadevanje za čisto pot. Zbiranje hrupa je stalen boj. Dolge zaznavne žice delujejo kot antene. Sukani pari pomagajo. Bolj pomaga ohranjanje{10}}poti visokega toka stran od čutnih linij.
Specifikacije natančnosti AFE so pomembnejše, kot ljudje pričakujejo. NMC celice imajo morda 1,4 V uporabne napetosti. Pri 4,2 V ste siti. Pri 4,25 V prekrivate litij in ubijate celico. To je 50mV rezerve. Če ima vaš AFE natančnost ±15 mV, ste že porabili več kot polovico svojega proračuna samo z merilno napako. Zato visokonapetostni-paketi katerega koli spodobnega dobavitelja litijevih baterij uporabljajo drage AFE-6815, 6813, to raven. Poceni delujejo dobro za pakete električnih orodij 4S. Ne za vleko.
LFP je bolj prizanesljiv na zgornjem koncu, vendar je krivulja napetosti na sredini tako ravna, da je ocena SOC težka. Dobro natančnost potrebujete iz drugega razloga.
Trenutno
Hallovi senzorji ali shunts. Hale so električno izolirane, kar poenostavlja projektiranje. Shunts so bolj natančni, vendar se nahajajo na tokovni poti, zato mora zaznavno vezje BMS obravnavati napetost skupnega-načina, ki je enaka napetosti paketa. Pri 400 V sistemu ni trivialno.
Shunts tudi odvajajo moč. Shunt 100 µΩ pri 500 A pade 50 mV in porabi 25 W. To je vročina, ki jo moraš obvladati. In upornost šanta se spreminja s temperaturo, tako da se spreminja tudi trenutni odčitek, razen če ga kompenzirate. Poceni modeli BMS ne. Potem SOC čez dan odide in nihče ne ve zakaj.
Temperatura
Termistorji so poceni. Umestitev je težji del.
Paket ima lahko 200 celic, vendar le 6-8 temperaturnih senzorjev. Kam gredo? Celice v geometrijskem središču so najbolj vroče, ker so obdane z drugimi viri toplote. Celice v bližini ohišja izgubljajo toploto v okolje. Celice v bližini vodil zbirajo prevodno toploto iz visokotokovnih povezav. Proizvajalec sistema litijevih baterij, ki to počne pravilno, zažene CFD ali vsaj poenostavljen toplotni model, preden se zaveže k lokacijam senzorjev. Ostali dajo en termistor na modul in upajo na najboljše.
Senzor se mora dotakniti celice. Ne lebdi v zraku v bližini celice. Temperatura zraka v ograjenem prostoru ne pove skoraj nič o temperaturi na površini celice. Videli smo 8-10 stopinjske razlike med zrakom in celično površino v paketih, ki so na papirju izgledali dobro.
Pomemben je tudi material toplotnega vmesnika. Suh stik med termistorjem in celico ima visoko toplotno odpornost. Branje zaostaja za realnostjo. Ko senzor pokaže 45 stopinj, je lahko celica že na 52 stopinjah in se vzpenja.
Kaj BMS naredi s podatki
Ocena SOC je glavna stvar. Coulombovo štetje integrira tok skozi čas. Iskanje OCV povezuje napetost mirovanja s stanjem napolnjenosti. Kalmanovi filtri ali podobni združujejo oboje. Nobena od teh ne deluje popolno. Coulombovo štetje odmika, ker trenutna meritev ni popolna in nikoli ne morete vedeti pravega izhodišča. Iskanje OCV zahteva, da paket nekaj časa počiva, kar se ne zgodi pri neprekinjenem delovanju. Kalmanov filter pomaga, vendar je dober le toliko, kolikor je dober celični model, na katerem je zgrajen, celice pa se starajo.
Ocena SOH sledi degradaciji. Zmogljivost zbledi, odpornost raste. To običajno pomeni občasno izvajanje nadzorovanega polnjenja ali praznjenja in primerjavo z osnovno vrednostjo. Nekateri sistemi ga poskušajo oceniti na spletu iz operativnih podatkov. Rezultati so različni.
Logika zaščite je preprostejša. Napetost je previsoka, ustavite polnjenje. Prenizko, prenehajte s praznjenjem. Tok je previsok, odklopite. Temperatura je previsoka, znižajte ali odklopite. To so samo primerjave pragov. Če želite pravilno določiti mejne vrednosti, je potrebno nekaj razmišljanja,-pretesno in napačno-se nenehno spotaknete, preveč ohlapno in dovolite, da se celice poškodujejo.
Uravnoteženje
Celice se sčasoma oddaljijo. Pasivno uravnoteženje pokuri odvečni naboj prek uporov, običajno pri 50–100 mA. Počasno je. Med 4-urnim ciklom polnjenja lahko pasivno uravnoteženje premakne 200-400 mAh. Če so vaše celice 2000 mAh v neravnovesju, to ne bo pomagalo.
Aktivno uravnoteženje prenaša naboj med celicami z uporabo induktorjev ali kondenzatorjev. Veliko hitrejši, učinkovitejši, dražji, bolj zapleten. Za rešitve industrijskih litijevih baterij, kjer paketi vsak dan trdo krožijo, je aktivno uravnoteženje smiselno. Za paket, ki ob občasni uporabi večino časa stoji pri 50 % SOC, je pasiv v redu.
Komunikacija
CAN bus za vozila. Modbus za stacionarno. Oboje deluje. Izberite vse, kar uporablja preostali sistem.
Povezljivost v oblaku se na papirju dobro sliši. V praksi ima polovica mest slab celični signal in inštalater ni predvidel zunanje antene. Lokalno beleženje podatkov z občasnim nalaganjem deluje bolje pri večini komercialnih uvedb ponudnikov litijevih baterij kot ob predpostavki stalne povezljivosti.
Standardi
ISO 6469 in UN ECE R100 za avtomobilsko industrijo. UL 9540 za stacionarno skladiščenje. OSHA in lokalni požarni predpisi za industrijska polnilna območja. Partner OEM za litijeve baterije bi moral vedeti, katere veljajo za vaš ciljni trg. Zahteve glede nadzora izolacije v avtomobilskih standardih spravljajo ljudi v zmoto bolj kot karkoli drugega v množični proizvodnji.
Spremljanje-v realnem času ni izbirno. Vprašanje je, koliko natančnosti in sofisticiranosti potrebujete, to pa je odvisno od celic, aplikacije in posledic, če se zmotite.
