Batareya İdarəetmə Sistemi
Batareya İdarəetmə Sistemi (BMS) batareya paketlərini effektiv şəkildə idarə etmək üçün istifadə olunan bir cihazdır. Elektrikli avtomobillər üçün yaxşı dizayn edilmiş BMS avadanlıq və proqram təminatı-sürüş məsafəsini effektiv şəkildə artıra, batareya paketinin ömrünü uzada, əməliyyat xərclərini azalda və enerji batareya paketinin təhlükəsizliyini və etibarlılığını təmin edə bilər. Enerji akkumulyatorunun idarəetmə sistemi elektrik avtomobillərinin əvəzsiz əsas komponentinə çevrilib. Bu fəsildə enerji akkumulyatorunun idarəetmə sisteminin tərkibi, funksiyaları və iş prinsipləri təqdim ediləcək.
Sistem Memarlığı
Tipik batareya idarəetmə sistemi (BMS) avadanlığına ilk növbədə, Batareyanın İdarəetmə Vahidi (BMU), Hüceyrə İdarəetmə Vahidi (CMU), sensorlar, naqil qoşquları və s. daxildir. Böyük-miqyaslı enerji batareyası sistemlərinin layihələndirilməsində BMS arxitekturasının seçimi, aparat vahidləri ilə proqram təminatının proqramlaşdırma yanaşması arasında əlaqə üsullarını birbaşa müəyyən edən, həmçinin, sistemlərin yenidən işləmə qabiliyyətinə, texniki xidmətin ölçülməsinə və effektivliyinə təsir göstərir. BMS-dəki nəzarətçilər arasındakı topologiyaya əsasən, BMS-ləri iki növə bölmək olar: inteqrasiya olunmuş və paylanmış.
1. İnteqrasiya edilmiş BM
2. Paylanmış BMS
İnteqrasiya edilmiş topologiyalardan fərqli olaraq, paylanmış arxitekturalar BMS funksionallığını ana plata BMU və çoxlu qul CMU-lara bölür. Modul quruluş modulun yığılmasını asanlaşdırır, nümunə götürmə qoşqularının düzülməsini optimallaşdırır və vahid məsafə ilə gərginliyin düşməsi uyğunsuzluqlarını azaldır. Dezavantajlara daha yüksək qiymət və daha mürəkkəb rabitə və nəzarət dizaynı daxildir. Paylanmış BMS qoşulma üsullarının müxtəlifliyinə əsasən, onları daha da üç növə bölmək olar: ulduzlu əlaqə (bax Şəkil 8-2), avtobus bağlantısı və zəncirli əlaqə.
(1) Ulduz BağlantısıUlduz bağlantıda BMU anakartı mərkəzdə yerləşir və hər bir CMU modulu kəmər vasitəsilə birbaşa BMS anakartına qoşulur. Ulduzlu birləşmələr nöqtəyə nəzarəti asanlaşdırır-nöqtədən-və bir CMU nodeunun uğursuzluğu sistemə əhəmiyyətli dərəcədə təsir etmir. Bununla belə, modulların sayı artdıqca, ulduz əlaqəsində rabitə xətlərinin mürəkkəbliyi eksponent olaraq artır, bu da texniki xidməti çətinləşdirir və miqyaslılığı məhdudlaşdırır. BMS anakart portlarının məhdudiyyətlərinə görə, CMU modulları özbaşına əlavə edilə bilməz, bu da onu böyük-miqyaslı tətbiqlərdə nisbətən nadir hala gətirir.
(2) Avtobus bağlantısıŞəkil 8-3-də göstərildiyi kimi, avtobus{0}}əsaslı sistem arxitekturası modul dizaynı asanlaşdırır. BMS adətən çoxlu idarəetmə vahidlərinə bölünür: BMU, CMU və Batareya Qoşulma Qutusu (BJB). BMU, CMU və BJB CAN və ya digər avtobus şəbəkələri vasitəsilə birləşdirilir. BMU batareyanın idarə edilməsi üçün əsas alqoritm funksiyalarını yerinə yetirir; CMU hüceyrə gərginliyinin alınmasını, bərabərləşdirilməsini və temperaturun ölçülməsini həyata keçirir; BJB yüksək gərginlik, cərəyan və temperaturun alınmasını, kontaktorun idarə edilməsini və diaqnostikasını və batareya paketi üçün izolyasiyanın aşkarlanmasını həyata keçirir; izolyasiya elektrik izolyasiyasını təmin edir, geri axının dövrə lövhəsini yandırmasının qarşısını alır və müdaxilə amplitudasını məhdudlaşdırır.
Avtobus əsaslı arxitektura-daha çevik kommunikasiya əlaqələri və güclü miqyaslılıq təklif edir, aparat arxitekturasının dizaynını xeyli sadələşdirir, modulluğa nail olur, sistemin tətbiqi və daşınmasını təkmilləşdirir. Onun əsas çatışmazlığı nisbətən yüksək qiymətdir.
Daisy{0}}zəncirləmə son illərdə ortaya çıxan nisbətən yeni bir əlaqə üsuludur. İnterfeys tam{2}}dupleks SPI siqnallarını 1Mb/s-ə qədər diferensial siqnallara çevirə və onları burulmuş-qoşa kabel və sadə, aşağı{5}}qiymətli transformator vasitəsilə ötürə bilər. Məsələn, Linear Technology-nin AFE cihazları (LTC6811) BMS yaratmaq üçün bir-birinə bağlana bilər. Kiçik, aşağı{9}}qiymətli transformator məlumat izolyatorunu əvəz edir. Əsas idarəetmə mikroprosessoru tərəfində kiçik bir adapter IC (LTC6820) əsas nəzarətçi interfeysini təmin edir. Bir istiqamətli papatyalı zəncir şəbəkəsi sadə olsa da, hər hansı node uğursuzluğu bütün sistemin rabitəsinə təsir edə bilər. Buna görə də, Şəkil 8-4-də göstərildiyi kimi təkmilləşdirilmiş halqalı papatya zənciri hazırlanmış və Tesla kimi əsas yeni enerji avtomobili istehsalçılarının BMS məhsullarında tətbiq edilmişdir. CAN avtobus bağlantıları ilə müqayisədə, papatya{19}}zəncirləmə dəyəri baxımından daha aşağıdır və ölçüsü baxımından daha kiçikdir, lakin zəif miqyaslılığa, məhdud maksimum qovşaq sayına və irimiqyaslı enerji saxlama sistemləri kimi daha mürəkkəb ssenarilərdə batareyanın idarə edilməsi məsələlərini həll etməkdə çətinlik çəkir.
Əsas funksiyalar
Ümumiyyətlə, Batareya İdarəetmə Sisteminin (BMS) əsas funksiyalarına aşağıdakılar daxildir: məlumatların toplanması, batareyanın vəziyyətinin qiymətləndirilməsi, enerjinin idarə edilməsi, təhlükəsizliyin idarə edilməsi, istilik idarəetməsi, bərabərləşdirməyə nəzarət, rabitə funksiyaları və insan{0}}maşın interfeysi. Şəkil 8-5 batareya idarəetmə sisteminin funksional blok diaqramını göstərir.
Məlumatların toplanması Batareya İdarəetmə Sistemində (BMS) bütün alqoritmlərin və idarəetmə vasitələrinin əsasını təşkil edir. Buna görə də, seçmə sürəti, dəqiqlik və filtrdən əvvəl{1}}xarakteristikalar batareya sisteminin işinə təsir edən mühüm göstəricilərdir. Məlumatların əldə edilməsi sürəti ssenari və funksiya ilə müəyyən edilir. Məsələn, ehtiyat enerji təchizatı ilə məlumatların əldə edilməsi sürəti 10 saniyədə və hətta dəqiqədə bir kadr qədər aşağı ola bilər; cərəyanı sürətlə dəyişən obyektlər üçün (nəqliyyat vasitələri kimi) verilənlər ən azı 1 saniyədə bir dəfə əldə edilməlidir, təhlükəsizliklə bağlı bəzi data-100ms və ya 10ms kimi aşağı seçmə tezlikləri tələb edir.
2. Batareyanın vəziyyətinin qiymətləndirilməsi
Batareyanın vəziyyətinin qiymətləndirilməsi əsasən iki aspektdən ibarətdir:Məsuliyyət Dövləti (SOC)vəSəhiyyə Vəziyyəti (SOH). SOC akkumulyator paketinin cari qalan yükünü xarakterizə edir və elektrikli avtomobilin hərəkət məsafəsini qiymətləndirmək üçün əsasdır. SOH batareyanın qalan ömrünü və digər sağlamlıq vəziyyətini göstərmək üçün istifadə edilən parametrdir.
Enerjinin idarə edilməsi batareyanın real vaxtda enerji çıxışı və girişinin batareyanın və sistemin daşıma qabiliyyətini aşmamasını təmin edir. Əslində, batareyanın doldurma/boşaltma qabiliyyəti digər amillərlə yanaşı, temperatur, SOC və SOH-dan təsirlənir. Eyni zamanda, sistem səviyyəsində həddindən artıq istiləşmə və dövrənin əriməsi kimi risklərin qarşısı alınmalıdır. Buna görə də, enerjinin idarə edilməsi qlobal nəzarət prosesidir, ilk növbədə cərəyan, gərginlik, temperatur, SOC və SOH-dan giriş kimi istifadə olunur.
Batareyanın gərginliyinə, cərəyanına və temperaturuna nəzarət etmək, onların normal diapazonları aşmamasını təmin etmək. Müasir BMS (Batareya İdarəetmə Sistemi) təkcə bütün batareya paketinə nəzarət etmir, həm də həddindən artıq yükləmə, -boşaltma və həddindən artıq-temperatur kimi ekstremal fərdi hüceyrə şərtləri üzərində dəqiq nəzarəti təmin edir.
Batareyanı optimal işləmə diapazonunda saxlamaq və əməliyyat zamanı ayrı-ayrı hüceyrələr arasında temperatur balansını saxlamaq üçün onun işləmə temperaturu çox yüksək olduqda batareyanın soyudulması və uyğun işləmə temperaturunun aşağı həddinin altına düşəndə qızdırılması. İstilik idarəetməsi xüsusilə yüksək{1}}güc boşalması və yüksək-temperatur şəraitində istifadə olunan batareyalar üçün lazımdır.
6. Balanslaşdırma nəzarəti
Batareyanın performansındakı uyğunsuzluqlar ümumi batareya paketinin performansının azalmasına və hətta təhlükəsizlik risklərinə səbəb ola bilər. Hər bir fərdi hüceyrənin doldurma və boşalma şərtlərinin mümkün qədər ardıcıl olmasını təmin etmək və bununla da batareya paketinin ümumi işini yaxşılaşdırmaq üçün batareya paketindəki ayrı-ayrı hüceyrələr arasında balanslaşdırma sxemləri quraşdırılır.
Batareyanın idarəetmə sisteminin (BMS) mühüm funksiyası batareya parametrlərinin və məlumatların bortda və ya təyyarədən kənar cihazlarla əlaqəsini təmin etmək, doldurma/boşaltma nəzarəti və avtomobilin idarə edilməsi üçün məlumatları təmin etməkdir. Tətbiqdən asılı olaraq, məlumat mübadiləsi analoq siqnallar, PWM siqnalları, CAN avtobusu və ya I2C serial interfeysləri kimi müxtəlif rabitə interfeyslərindən istifadə edə bilər.
8. İnsan{1}}Maşın İnterfeysi (HMI)
HMI insan{0}}maşın qarşılıqlı əlaqəsi üçün vasitəçi interfeysdir. O, insanlar və işlədikləri maşınlar arasında dialoqu və qarşılıqlı əlaqəni effektiv şəkildə təmin etmək üçün müvafiq giriş və çıxış cihazlarından istifadə edir. BMS-də HMI dizayn tələblərinə uyğun olaraq konfiqurasiya edilmiş displey məlumatları və idarəetmə düymələri və düymələri ehtiva edir.
