電池管理系統(tǒng) (BMS)專注于電池。BMS 任務(wù)包括電壓和電流控制、熱管理解決方案、防火和網(wǎng)絡(luò)安全。在本文中，將解釋與電池相關(guān)的主要風(fēng)險(xiǎn)以及 BMS 可以克服這些風(fēng)險(xiǎn)的方法。
BMS 電池保護(hù)
可充電電池是 BMS 的基石。該組件相當(dāng)復(fù)雜和敏感，需要注意和小心處理。BMS 可以做到這一點(diǎn)。它的所有功能都旨在在盡可能長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)充分利用電池。
因此，通過(guò)檢查充電狀態(tài)和健康狀態(tài)，BMS 可以延長(zhǎng)電池壽命和性能。通過(guò)估計(jì)電池組內(nèi)的能量狀態(tài)和功率狀態(tài)以及平衡電池，它可以利用電池的全部潛力，從而利用電池儲(chǔ)能系統(tǒng) (BESS)。根據(jù)成分的不同，電池可能對(duì)不穩(wěn)定的環(huán)境相當(dāng)敏感。超過(guò)限制對(duì)電池來(lái)說(shuō)可能是至關(guān)重要的，并可能導(dǎo)致其脫落和過(guò)早死亡。此外，電池的擠壓可能會(huì)對(duì)其用戶造成傷害。例如，鋰基電池在某些情況下因其易燃性和爆炸性而臭名昭著。
配備齊全的 BMS 可以預(yù)測(cè)潛在危險(xiǎn)并保護(hù)電池和用戶。完善的 BMS 具有防止短路、接地故障和熱失控的電池安全系統(tǒng)。因此，BMS 安全系統(tǒng)可提供安全的數(shù)據(jù)傳輸并保護(hù)電池存儲(chǔ)系統(tǒng)免受未經(jīng)批準(zhǔn)的使用。
具有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的 BMS 可立即對(duì)所有更改或威脅做出反應(yīng)，因此有助于避免過(guò)早更換電池和昂貴的維修。
電壓和電流控制
為了控制電池的電流和電壓，必須在充電時(shí)提供過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)，并在電池放電時(shí)避免欠壓。
挑戰(zhàn)：每種電池類型都有建議的充電和放電電流和電壓限制。超過(guò)這些參數(shù)會(huì)導(dǎo)致氧化和短路，從而損壞電池并縮短其使用壽命。在最壞的情況下，可能會(huì)發(fā)生爆炸、火災(zāi)和觸電。
建議措施：向單元添加足夠的傳感器允許 BMS 擁有數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行分析以采取進(jìn)一步行動(dòng)。
因此，系統(tǒng)可以控制與電壓相關(guān)的電流、電壓和充電狀態(tài)。如果偏離允許值，BMS 可以使用斷路器斷開電路并停止對(duì)電池充電。
BMSes 可以警告用戶電池可能出現(xiàn)的問(wèn)題。在這種情況下，系統(tǒng)會(huì)發(fā)送警報(bào)或推送通知并顯示在設(shè)備面板上。BMSes和充電器一樣，可以采用恒壓/恒流電池充電方式進(jìn)行過(guò)流過(guò)壓保護(hù)。思路如下：
以恒定電流為電池充電，直到電池達(dá)到一定的電壓水平。然后在電流下降時(shí)以恒定電壓為電池充電。當(dāng)電流具有最低可能值時(shí)，充電結(jié)束。
可以在 BMS 的軟件和硬件級(jí)別安裝電壓和電流監(jiān)控。
以下是我們用于工業(yè) BMS 解決方案的基本硬件示例：
- 電流和電壓互感器
- 一個(gè)放大器和一個(gè)帶有電阻分壓器的緩沖器，用于增加輸出電流和電壓的值
- 將電流和電壓值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器
- 用于讀取信號(hào)的微控制器 (MCU)
我們?yōu)?MCU 編寫了固件，該固件可以將測(cè)量值與電流和電壓限制進(jìn)行比較，然后可以向斷路器發(fā)送命令。
但在設(shè)計(jì)保護(hù)電路時(shí)，必須小心。額外的電子設(shè)備不僅會(huì)增加 BMS 成本，還會(huì)增加內(nèi)阻并降低電池的功率。
