Che cosa è la funzione di BMS?

Qual è la funzione del BMS?

Un sistema di gestione della batteria (BMS) è un sistema elettronico che gestisce una batteria ricaricabile (cellula o pacchetto di batterie), ad esempio proteggendo la batteria dall'operare al di fuori della sua area di funzionamento sicura,monitorare il suo stato, calcolare i dati secondari, segnalare tali dati, controllare il suo ambiente, autenticarlo e/o bilanciarlo.

Un pacchetto di batterie integrato con un sistema di gestione della batteria con un bus di dati di comunicazione esterno è un pacchetto di batterie intelligente.

Protezione

Un BMS può proteggere la sua batteria impedendogli di funzionare al di fuori del suozona di funzionamento sicura, quali:

• Supercarica
• Soprascarico
• Supercorrente durante la ricarica
• Supercorrente durante lo scarico
• Supertensione durante la ricarica, particolarmente importante peracido di piombo,Li-ion- eLiFePO4cellule
• Sotto tensione durante la scarica, particolarmente importante per le celle Li-ion e LiFePO4
• Supertemperatura
• Carica sotto bassa temperatura
• Soprassicuranza (NiMHbatterie)
• rilevamento della corrente di errore di terra o di perdita (controllo del sistema che la batteria ad alta tensione sia elettricamente scollegata da qualsiasi oggetto conduttivo toccabile da usare come la carrozzeria del veicolo)

Il BMS può impedire il funzionamento al di fuori dell'area di funzionamento sicura della batteria:

• Compreso uncommutazione(come ad esempio unRelayomosfet) che viene aperto se la batteria viene utilizzata al di fuori della sua zona di funzionamento sicura
• Chiedere ai dispositivi ai quali è collegata la batteria di ridurre o persino di interrompere l'utilizzo o la ricarica della batteria.
• Controllo attivo dell'ambiente, ad esempio tramite riscaldatori, ventilatori, aria condizionata o raffreddamento liquido

Bilanciamento

Per massimizzare la capacità della batteria, e per evitare una carica insufficiente o eccessiva,il BMS può garantire attivamente che tutte le celle che compongono la batteria siano mantenute alla stessa tensione o allo stesso stato di caricaIl BMS può bilanciare le cellule:

• Risparmioenergiadi una cellula più carica collegandole a uncarico(ad esempio attraverso passivoregolatori)
• L'energia viene scambiata tra le celle più cariche e quelle meno cariche (bilanciatori)
• Riduzione della corrente di carica a un livello sufficientemente basso da non danneggiare le celle completamente cariche, mentre le celle meno cariche possono continuare a caricare (non si applica alle celle chimiche al litio)

Connessione della batteria al circuito di carico

Un BMS può anche essere dotato di un sistema di prerecarica che consente un modo sicuro per collegare la batteria a carichi diversi ed eliminare le correnti di inrush eccessive per caricare i condensatori.

La connessione ai carichi è normalmente controllata tramite relè elettromagnetici chiamati contattori.Il circuito di precarica può essere resistori di potenza collegati in serie con i carichi fino a quando i condensatori sono caricati. In alternativa, unalimentazione in modalità commutataconnected 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 circuitUn BMS può avere un circuito in grado di verificare se un relè è già chiuso prima della precarica (a causa della saldatura, per esempio) per evitare che si verifichino correnti di scarica.

Comunicazione

Il controller centrale di un BMS comunica internamente con il suo hardware operante a livello di cella, o esternamente con l'hardware di alto livello come i laptop o unInterfaccia HMI.

Le comunicazioni esterne di alto livello sono semplici e utilizzano diversi metodi.

• Diversi tipi dicomunicazioni seriali.
• Autobus CANcomunicazioni, comunemente utilizzate in ambienti automobilistici.
• Diversi tipi dicomunicazioni senza fili.

I BMS centralizzati a bassa tensione non hanno per lo più alcuna comunicazione interna.

I BMS distribuiti o modulari devono utilizzare una comunicazione a basso livello tra cellule e controllori interni (architettura modulare) o tra controllori e controllori (architettura distribuita).Questo tipo di comunicazione è difficile.Il problema è lo spostamento di tensione tra le celle. Il primo segnale di messa a terra della cella può essere di centinaia di volt più alto dell'altro segnale di messa a terra della cella.A parte i protocolli software, ci sono due modi noti di comunicazione hardware per i sistemi di spostamento di tensione,isolatore ottico- ecomunicazione wirelessPer l'architettura modulare la maggior parte dell'hardware è limitata a un massimo di 255 nodi.Per i sistemi ad alta tensione il tempo di ricerca di tutte le celle è un'altra restrizioneIl costo dei sistemi modulari è importante, perché può essere paragonabile al prezzo della cella.La combinazione di restrizioni hardware e software si traduce in poche opzioni per la comunicazione interna:

• Comunicazioni seriali isolate
• comunicazioni seriali senza fili

Per bypassare le limitazioni di potenza dei cavi USB esistenti dovute al calore della corrente elettrica, i protocolli di comunicazione implementati incaricabatterie per telefoni cellulariper la negoziazione di una tensione elevata sono stati sviluppati, i più ampiamente utilizzati dei quali sonoQualcomm Quick Charge- eMediaTek 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 voltage, che lo rende tuttavia incompatibile con i cavi USB esistenti e si basa su speciali cavi USB ad alta corrente con fili di rame di conseguenza più spessi.Fornitura di alimentazione USBLo standard mira a un protocollo di negoziazione universale tra dispositivi fino a 240 watt.

Calcolo

Inoltre, un BMS può calcolare i valori sulla base dei seguenti elementi, quali:^{[Citazione necessaria]}

• Voltaggio: tensione minima e massima della cella
• Stato di carico(SoC) oprofondità di scarico(DoD), per indicare il livello di carica della batteria
• Stato di salute(SoH), una misura variabilmente definita della capacità residuale della batteria espressa in % della capacità originale
• Stato della potenza(SoP), la quantità di potenza disponibile per un intervallo di tempo definito data la corrente di consumo di potenza, temperatura e altre condizioni
• Stato di sicurezza (SOS)
• Corrente di carica massima comelimite di carica corrente(CCL)
• Corrente massima di scarica inlimite di corrente di scarico(DCL)
• Energia [kWh] fornita dall'ultima ricarica o dal ciclo di ricarica
• Impedanza interna di una cella (per determinare la tensione del circuito aperto)
• Carica [Ah] consegnata o immagazzinata (a volte questa caratteristica è chiamataContatore di Coulomb)
• Energia totale erogata dal primo utilizzo
• Tempo totale di funzionamento dal primo utilizzo
• Numero totale di cicli
• Monitoraggio della temperatura
• Flusso di liquido di raffreddamento per batterie raffreddate ad aria o liquido

Monitor

Un BMS può monitorare lo stato della batteria rappresentato da vari elementi, quali:

• Voltaggio: tensione totale, tensione delle singole celle o tensione dei rubinetti periodici
• Temperatura: temperatura media, temperatura di ingresso del liquido di raffreddamento, temperatura di uscita del liquido di raffreddamento o temperature delle singole celle
• Flusso di liquido di raffreddamento: per batterie raffreddate a liquido
• Corrente: corrente che entra o esce dalla batteria
• Salute delle singole cellule
• Stato di bilanciodi cellule