מהו ניטור-בזמן אמת?
BMS צריך לדעת מה קורה בתוך החפיסה. מתח לתא, זרם כולל, טמפרטורות במספר נקודות. נתונים אלה מגיעים באופן רציף, לא נדגמים מדי פעם. זה ניטור-בזמן אמת.
מדידת מתח
זה המקום שבו רוב העלות עוברת בעיצוב BMS.
כל תא או קבוצה מקבילה זקוקים לקו חישת מתח משלו בחזרה ל-IC קדמי אנלוגי. עבור חבילת 16S שניתן לניהול. עבור חבילת EV 100S+ אתה מסתכל על מספר שבבי AFE דייזי-משורשרים יחד, תקשורת מבודדת ביניהם, ורתמת חיווט שדורשת מאמץ אמיתי כדי לנתב נקי. איסוף רעש הוא מאבק מתמיד. חוטי חוש ארוכים פועלים כאנטנות. זוגות מעוותים עוזרים. שמירה על נתיב זרם גבוה-הרחק מקווי חישה עוזר יותר.
מפרט הדיוק של AFE חשוב הרבה יותר ממה שאנשים מצפים. לתאי NMC יש אולי 1.4V של טווח מתח שמיש. ב-4.2V אתה מלא. ב-4.25V אתה מצפה ליתיום והורג את התא. זה 50mV של מרווח. אם ל-AFE שלך יש דיוק של ±15mV, כבר שרפת יותר ממחצית התקציב שלך על שגיאות מדידה בלבד. זו הסיבה שחבילות מתח גבוה- מכל ספק סוללות ליתיום הגון משתמשות ב-AFEs-6815, 6813 היקרים, שכבה זו. הזולים עובדים מצוין עבור חבילות כלים חשמליות 4S. לא למשיכה.
LFP סלחן יותר בקצה העליון, אבל עקומת המתח כל כך שטוחה באמצע עד שהערכת SOC הופכת קשה. אתה צריך דיוק טוב מסיבה אחרת.
נוֹכְחִי
חיישני אפקט הול או shunts. אולמות מבודדים חשמלית מה שמפשט את העיצוב. shunts מדויקים יותר אבל הם יושבים בנתיב הזרם, כך שמעגל החישה של BMS צריך להתמודד עם מתח מצב נפוץ- השווה למתח חבילה. לא טריוויאלי במערכת 400V.
שאנטים גם מפזרים כוח. shunt של 100μΩ ב-500A מוריד 50mV ושורף 25W. זה חום שאתה צריך לנהל. והתנגדות ה-shunt נסחפת עם הטמפרטורה, כך שגם הקריאה הנוכחית נסחפת אלא אם כן תפצה. עיצובי BMS זולים לא. ואז SOC מסתלק במהלך יום ואף אחד לא יודע למה.
טֶמפֶּרָטוּרָה
תרמיסטורים זולים. המיקום הוא החלק הקשה.
חבילה עשויה לכלול 200 תאים אך רק 6-8 חיישני טמפרטורה. לאן הם הולכים? התאים במרכז הגיאומטרי פועלים הכי חמים מכיוון שהם מוקפים במקורות חום אחרים. תאים ליד המעטפת מאבדים חום לסביבה. תאים ליד פסים קולטים חום מוליך מחיבורי זרם גבוה. יצרן סוללות ליתיום שעושה זאת כראוי מריץ CFD או לפחות מודל תרמי פשוט לפני שהוא מתחייב למיקומי חיישנים. השאר שמים תרמיסטור אחד לכל מודול ומקווים לטוב.
החיישן צריך לגעת בתא. לא לצוף באוויר ליד התא. טמפרטורת האוויר בתוך מתחם אינו אומר לך כמעט דבר על טמפרטורת פני התא. ראינו הבדלים של 8-10 מעלות בין אוויר למשטח התא בחבילות שנראו בסדר על הנייר.
גם חומר הממשק התרמי משנה. למגע יבש בין תרמיסטור לתא יש עמידות תרמית גבוהה. הקריאה מפגרת את המציאות. כשהחיישן יראה 45 מעלות התא יכול להיות כבר ב-52 מעלות ומטפס.
מה ה-BMS עושה עם הנתונים
הערכת SOC היא העיקר. ספירת קולומב משלבת זרם לאורך זמן. בדיקת OCV מתאמת את מתח המנוחה למצב הטעינה. מסנני קלמן או דומים משלבים את השניים. אף אחד מאלה לא עובד בצורה מושלמת. ספירת קולומב נסחפת מכיוון שמדידת הזרם אינה מושלמת ולעולם לא תוכל לדעת את נקודת ההתחלה האמיתית. בדיקת OCV צריכה שהחבילה תנוח לזמן מה, מה שלא קורה בפעולה רציפה. מסנן קלמן עוזר אבל הוא טוב רק כמו מודל התא שעליו הוא בנוי, והתאים מזדקנים.
הערכת SOH עוקבת אחר השפלה. קיבולת דעיכה, גידול התנגדות. זה בדרך כלל אומר להפעיל מעת לעת טעינה או פריקה מבוקרת והשוואה לקו הבסיס. מערכות מסוימות מנסות להעריך אותו באופן מקוון מנתונים תפעוליים. התוצאות משתנות.
היגיון ההגנה פשוט יותר. מתח גבוה מדי, הפסק את הטעינה. נמוך מדי, הפסק לפרוק. זרם גבוה מדי, נתק. טמפרטורה גבוהה מדי, הורד או נתק. אלו רק השוואות סף. כדי לקבל את הספים נכונים נדרשת קצת מחשבה-קפדנית מדי ואתה כושל-מועד כל הזמן, משוחרר מדי ואתה נותן לתאים להינזק.
מְאַזֵן
תאים מתרחקים עם הזמן. איזון פסיבי שורף מטען עודף דרך נגדים, בדרך כלל ב-50-100mA. זה איטי. במהלך מחזור טעינה של 4 שעות איזון פסיבי עשוי לנוע בין 200-400mAh. אם התאים שלך נמצאים ב-2000mAh לא מאוזנים, זה לא יחסוך את זה.
איזון פעיל מעביר מטען בין תאים באמצעות משרנים או קבלים. הרבה יותר מהיר, יעיל יותר, יקר יותר, מסובך יותר. עבור פתרונות סוללת ליתיום תעשייתיים שבהם החבילות מתרוצצות מדי יום, איזון אקטיבי הגיוני. עבור חבילה שיושבת על 50% SOC רוב הזמן עם שימוש מזדמן, פסיבי זה בסדר.
תִקשׁוֹרֶת
אוטובוס CAN לרכבים. Modbus עבור נייחים. שניהם עובדים. בחר מה ששאר המערכת משתמשת בו.
קישוריות ענן נשמעת טוב על הנייר. בפועל למחצית מהאתרים יש אות סלולרי זבל והמתקין לא הקציב אנטנה חיצונית. רישום נתונים מקומי עם העלאה תקופתית עובד טוב יותר עבור רוב הפריסות המסחריות של ספקי סוללות ליתיום מאשר הנחה של קישוריות מתמדת.
תקנים
ISO 6469 ו-UN ECE R100 לרכב. UL 9540 לאחסון נייח. OSHA וקודי אש מקומיים לאזורי טעינה תעשייתיים. שותף OEM של סוללת ליתיום צריך לדעת אילו מהם חלים על שוק היעד שלך. דרישות ניטור הבידוד בתקני הרכב מעוררות אנשים יותר מכל דבר אחר בייצור נפחי.
ניטור-בזמן אמת אינו אופציונלי. השאלה היא כמה דיוק ותחכום אתה צריך, וזה תלוי בתאים, ביישום ובהשלכות של טעות.
