Рус
Рус
envelop info@stark-lithium.ru phone 8 800 222 94 94
Рус
decor
phone 8 800 222 94 94 envelop info@stark-lithium.ru
Система управления батареями BMS

Каждый элемент под контролем

BMS (англ. Battery Management System), или система управления батареями - это электронная система, управляющая зарядом, разрядом, защитой, мониторингом и балансировкой аккумуляторной батареи.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы, существенно превосходящие иные доступные литий-ионные технологии по безопасности, стабильности и долговечности, обязательно комплектуются системами BMS для обеспечения стабильной работы.

Зачем нужна BMS?

Литий-ионные элементы чувствительны к перезаряду и глубоким разрядам. Одной из важнейших функций BMS является ограничение заряда выше допустимого уровня, равно как и прекращение разряда ниже допустимого уровня заряда.

Аккумуляторные батареи набраны из множества аккумуляторных элементов, рассчитанных на работу в определенном диапазоне напряжений. В процессе эксплуатации уровень напряжения на элементах одной батареи неизбежно начинает различаться: одни элементы остаются недозаряженными, а другие перезаряжаются.

Избежать опасных процессов в аккумуляторной батарее позволяет система балансировки. Система управления батареей BMS следит за тем, чтобы все элементы в конце заряда получали равное напряжение. При подходе зарядного процесса к концу BMS шунтирует зарядившиеся ячейки (пассивная балансировка) либо же перераспределяет энергию элементов с большим напряжением к элементам с меньшим напряжением (активная балансировка). Важно отметить, что активная балансировка работает как при заряде, так и при разряде. В отличие от активной, при пассивной балансировке практически восполнившие заряд ячейки получают меньший ток или совсем исключаются из зарядного процесса до момента, пока все элементы аккумулятора не будут иметь равный уровень напряжения. При активной балансировке система не дает элементам разбалансироваться ни при заряде, ни при разряде, а также не теряет энергию на обогреве шунтового резистора, перераспределяя ее внутри батареи.

Контроль заряда
BMS может принять управление процессом при подключении к зарядному устройству и самостоятельно интеллектуально настраивать силу тока, напряжение и при достижении 100% заряда самостоятельно прекратить заряд. Для такого интеллектуального заряда зачастую требуется протокол CAN.
Контроль балансировки
BMS контролирует и непрерывно сравнивает напряжение между каждым элементом. BMS задействует пассивную балансировку при заряде батареи, а активную балансировку как при заряде, так и при разряде.
Контроль тока и предотвращение КЗ
BMS контролирует значение тока заряда и разряда и предотвращает КЗ. В случае, если ток выйдет за пределы допустимых значений, BMS размыкает цепь с помощью предустановленного контактора.
Контроль температуры

BMS контролирует температуру каждого элемента батареи. В случае, если температура выходит за пределы допустимых значений, BMS задействует вентиляцию для охлаждения, нагревательный элемент для обогрева, либо же размыкает цепь с помощью предустановленного контактора.

Проводя балансировку, обеспечивая контроль заряда и разряда, обеспечивая контроль температуры и силы тока, BMS максимально продлевает срок службы аккумуляторной батареи.

Интеллектуальные цифровые функции

BMS могут выполнять значительно больше функций, чем управление работой батареи.

Контроль заряда
BMS может принять управление процессом при подключении к зарядному устройству и самостоятельно интеллектуально настраивать силу тока, напряжение и при достижении 100% заряда самостоятельно прекратить заряд. Для такого интеллектуального заряда зачастую требуется протокол CAN.
Контроль выдаваемой мощности электротранспорта
BMS может принимать участие в контроле параметров режима работы электрического транспортного средства, осуществлять соответствующие действия по управлению его электрической мощностью.
Контроль системы рекуперации при торможении
Если аккумуляторная батарея участвует в работе системы рекуперации энергии при торможении электрического транспортного средства, то BMS также может регулировать процесс подзаряда батареи при замедлении и спусках.
Ведение журнала событий
Все параметры, как замеряемые, так и расчетные, непрерывно добавляются в журнал событий (англ. log - журнал) с привязкой ко времени и к т.н. «пробегу» - номеру цикла. Журнал событий хранится на карте памяти в основной плате BMS.
Расчет оценочных параметров батареи
Информационно-вычислительная функция BMS заключается подсчете циклов и в расчете косвенных параметров (состояния заряда, состояния здоровья, количества энергии отдаваемой или получаемой при заряде-разряде) из замеряемых параметров батареи - напряжения, тока и температуры каждого элемента. Рассчитываемые параметры служат для оценки состояния всей аккумуляторной системы и каждого отдельного аккумуляторного элемента
Диспетчеризация и удаленный доступ
Благодаря BMS возможны функции диспетчеризации, цифровизации и удаленного управления, экономящие время и необходимые на современном предприятии. Удаленный доступ возможен как по кабельному каналу волоконно-оптических линий связи через сухие контакты DI/DO, так и по стандарту RS-485, используя коммуникационный протокол Modbus сети TCP/IP, так и по стандарту CAN, так и по беспроводной локальной сети Wi-Fi.
Обобщенные функции BMS
Защита батареи
Балансировка элементов
Управление зарядом и разрядом
Контроль за состоянием элементов
Вычисление параметров
Ведение журнала событий
Диспетчеризация и связь

Устройство системы BMS

Базовый комплект системы BMS состоит из одной или нескольких электрических плат управления и балансировки, а также датчиков тока, термисторов, реле, диодов, контакторов и комплекта соединительных кабелей. Опционально к этому комплекту добавляется преобразователь USB/CAN, DC/DC блок питания, Wi-Fi антенные выводы и сами антенны.

Не всегда аккумуляторы имеют только одну плату систему управления и балансировки. В зависимости от конфигурации батареи по количеству модулей и уровней, BMS может состоять из одного уровня, двух, или трех.

У небольших батарей, состоящих из одной линейки последовательно соединенных элементов, BMS одноуровневая и состоит из одной платы мониторинга и управления.

У батарей, состоящих из нескольких линеек последовательно соединенных элементов, в свою очередь объединенных параллельно, двухуровневая BMS, разделенная на одну плату-контроллер и несколько плат мониторинга.

У крупных стационарных батарей, объединяющих сложные конфигурации элементов, BMS трехуровневая и состоит из множества плат мониторинга, управляемых с нескольких контроллерных плат, в свою очередь управляющихся с единой платы высшего уровня.

Уровень аккумуляторных элементов - BMU
BMU (англ. Battery Management Unit) - самый базовый блок управления системой, размещенный непосредственно на литий-ионных элементах. Также его называют логической платой или BMS-slave. Именно он отвечает за сбор данных по напряжению, температуре и силе тока в каждом элементе. Оснащенный системой балансировки, модуль BMU задействует функцию выравнивания с целью поддержания оптимального рабочего диапазона напряжений каждого элемента. Питание BMU осуществляется непосредственно от элементов, к которым плата подключена.
Управление аккумуляторной батареей или модулем - СBMS
CBMS (англ. Controller Battery Management System) – контроллер BMS, осуществляющий сборку и обработку данных с BMU и выдающий команды управления батареей. Также его называют основной платой или BMS-Master. CBMS управляет интегрированными устройствами управления, такими как автоматические выключатели постоянного тока, контакторы, вентиляторы, нагревательные элементы, реле, диоды, и т.д. Функциями CBMS являются анализ и обработка в передаваемых от BMU данных, задействование на основе полученных данных устройств управления, а также ведение журнала и генерация отчета о состоянии АКБ в режиме реального времени. Питание CBMS может обеспечиваться как переменным, так и постоянным токами в зависимости от наличия или отсутствия подключения к сети. Когда батарея подключена к сети, предпочтителен источник питания переменного тока от сети. В случае отключения от сети CBMS автоматически переключается на источник постоянного тока непосредственно от управляемой батареи.
Управление несколькими батареями - GBMS
GBMS (англ. General Battery Management System) - система BMS высшего уровня, применяемая в крупных стационарных батарейных системах с источниками бесперебойного питания (ИБП) и с системами накопления энергии (СНЭ). GBMS совмещена с дисплеем и отвечает за организацию загруженных данных от нескольких параллельно работающих батарей и от каждой CBMS. Анализ в режиме реального времени, генерация отчета о состоянии работы системы, отображение его на экране дисплея, а также управление несколькими подключенными батареями доступно с панели GBMS. GBMS, как и CBMS, способна обмениваться информацией с внешними устройствами, будь то ПК или ИБП. Связь осуществляется по сухим контактам, или по стандарту RS-485/CAN, или Wi-Fi.