1 Concepts de base du BMS
Le système de gestion de batterie (BMS) est l'unité de contrôle centrale du système de stockage d'énergie par batterie, servant de lien important entre les cellules de la batterie et le système de stockage d'énergie/centrale électrique. La fonction principale est de réaliser une gestion et une maintenance intelligentes de diverses unités de batterie, d'éviter la surcharge et la décharge excessive, d'éviter l'emballement thermique et d'assurer la sécurité et l'efficacité du système.
Il est principalement responsable de la surveillance de l'état du système de batterie (mesure des paramètres de la batterie, y compris les paramètres de base et l'état tels que la tension, le courant, la température, ainsi que le calcul des données d'état de la batterie telles que SOC et SOH), de l'analyse de l'état, de la charge et de la décharge de la batterie. gestion, protection contre les pannes et garantie d’un fonctionnement sûr et efficace du système. Dans le même temps, les données clés peuvent être téléchargées vers le système de niveau supérieur à des fins de sauvegarde et d'analyse des données.
2 Environnement d'exploitation du système de gestion de batterie (BMS)
Haute tension : La tension de la batterie peut souvent atteindre 700 V.
Courant élevé : le courant dans une batterie peut généralement atteindre 100 à 300 ampères.
La profondeur de décharge et de charge (DOD) des batteries à décharge profonde est généralement de 80 % ou plus.
3 Caractéristiques du système BMS de stockage d'énergie
Sécurité : il peut empêcher la surcharge, la décharge excessive, la surchauffe, les courts-circuits et d'autres défauts de la batterie, garantissant ainsi le fonctionnement sûr de la batterie.
Efficacité : il peut optimiser le processus de charge et de décharge de la batterie et améliorer son efficacité d'utilisation.
Durée de vie : cela peut prolonger la durée de vie de la batterie.
Fiabilité : Capable de fonctionner de manière stable dans des environnements difficiles.
Évolutivité : capable de répondre aux besoins de systèmes de stockage d’énergie à différentes échelles.
4 Protocoles de communication courants pour les systèmes BMS de stockage d'énergie
Bus CAN : un protocole de bus de terrain couramment utilisé présentant des avantages tels qu'un faible coût, une vitesse de transmission rapide et une fiabilité élevée.
RS485 : RS485 est un protocole de communication série semi-duplex avec une forte capacité anti-interférence et une longue distance de transmission.
Modbus : Modbus est un protocole Modbus universel présentant des avantages tels qu'une facilité d'utilisation et une bonne ouverture.
5 Données de référence pour les systèmes BMS de stockage d'énergie couramment utilisés
Type de batterie : batterie au lithium-ion, batterie au plomb, etc.
Tension individuelle : 3,7 V, 12 V, 24 V, etc.
Tension de la batterie : 48 V, 220 V, 400 V, etc.
Capacité de la batterie : 10 kWh, 20 kWh, 50 kWh, etc.
Courant de charge maximum : 1C, 2C, 3C, etc.
Courant de décharge maximum : 1C, 2C, 3C, etc.
6 composants du BMS
1.Module de mesure
Capteur de tension : surveille la tension de chaque cellule de batterie pour garantir que la tension de chaque cellule se situe dans une plage sûre.
Capteur de courant : mesure en temps réel du courant de charge et de décharge, surveillance de l'état de charge et de décharge de la batterie.
Capteur de température : surveille la température des cellules de la batterie pour éviter une surchauffe ou un refroidissement inapproprié.
2. Unité de contrôle
Microcontrôleur (MCU) ou processeur de signal numérique (DSP) : responsable du traitement des données des modules de mesure, de l'exécution d'algorithmes pour calculer le SOC, le SOH et d'autres états, et du contrôle selon des stratégies prédéfinies.
Mémoire : stocke le code du programme, les données historiques et les informations d'état.
3. Circuit d'équilibre
Circuit d'équilibrage passif : les résistances consomment la différence de puissance entre les cellules de la batterie pour atteindre l'équilibre.
Circuit d'équilibrage actif : le circuit transfère l'énergie d'une cellule de batterie à une autre pour obtenir un équilibrage plus efficace.
4. Protégez le circuit
Circuit de protection contre les surcharges/décharges excessives : lorsque la tension de la batterie dépasse la plage de sécurité, elle coupe automatiquement le chemin de charge ou de décharge.
Circuit de protection contre les courts-circuits : détecte les conditions de court-circuit pour éviter les dommages causés par un courant excessif.
Circuit de protection de la température : lorsque la température dépasse le seuil défini, le système s'éteint automatiquement pour protéger la batterie.
5.Module de communication
Interfaces de communication : telles que CAN, RS485, UART, etc., utilisées pour l'échange de données avec des appareils externes (tels que chargeurs, onduleurs, systèmes de surveillance).
Module de communication sans fil : tel que Bluetooth WiFi, prend en charge la surveillance et la gestion à distance.
6. Interface utilisateur
Affichage : permet de visualiser l'état de la batterie, les données de fonctionnement et les informations sur les défauts.
Panneau de commande : les utilisateurs peuvent configurer et surveiller via des boutons, des commutateurs ou des interfaces de commande tactile.
7. Système logiciel
Logiciel embarqué : logiciel exécuté sur l'unité de contrôle, responsable de l'acquisition des données, du traitement, de la logique de contrôle et de l'exécution des stratégies de protection.
Application : Logiciel de niveau supérieur pour l’analyse des données, la surveillance à distance et la gestion du système.
8. Interfaces externes
Interface d'alimentation : connectez la batterie à des charges externes ou à des dispositifs de chargement.
Interface de débogage : facilite le débogage et le dépannage du système pour les ingénieurs.
9. Système de gestion thermique
Dissipateur thermique ou ventilateur : aide à refroidir la batterie, à éviter la surchauffe et à maintenir la batterie dans une plage de température de fonctionnement sûre.
10. Mécanisme de sécurité
Conception de redondance : concevez la redondance sur les composants clés pour améliorer la fiabilité du système.
Système de diagnostic de panne : surveillance en temps réel de l'état de divers composants, fournissant des fonctions d'avertissement de panne et d'alarme.
7 Les principales fonctions du BMS
1. Surveillance de l'état
Surveillance de la tension : mesure en temps réel de la tension de chaque cellule de la batterie pour garantir que la batterie fonctionne dans une plage sûre.
Surveillance du courant : surveillez le courant de charge et de décharge pour garantir le respect des spécifications de conception et détecter rapidement toute situation anormale.
Surveillance de la température : mesurez la température des cellules de la batterie pour éviter qu'une surchauffe et un refroidissement inapproprié n'affectent les performances de la batterie.
2. Gestion des charges et décharges
Contrôle de charge : ajustez automatiquement la stratégie de charge en fonction de l'état de la batterie pour éviter la surcharge et le courant excessif.
Contrôle de décharge : surveillez le processus de décharge pour garantir que la batterie ne se décharge pas trop et prolonger sa durée de vie.
Gestion équilibrée : les cellules de la batterie sont équilibrées pour garantir que la tension et la capacité de chaque cellule sont cohérentes, évitant ainsi la surcharge et la décharge des cellules individuelles.
3. Protection de sécurité
Protection contre les surcharges : lorsque la tension de la batterie atteint la valeur définie, elle arrête automatiquement la charge pour éviter la surcharge.
Protection contre les décharges excessives : lorsque la tension de la batterie est inférieure à la valeur définie, la décharge s'arrête automatiquement pour protéger la batterie.
Protection contre les courts-circuits : surveillance en temps réel du courant pour éviter les dommages à la batterie causés par des courts-circuits.
Protection contre la surchauffe : surveillez les changements de température pour éviter l’emballement thermique de la batterie dû à une surchauffe.
4. Estimation de l'état
Estimation SOC (State of Charge) : estime l'état de charge actuel, représentant le rapport entre la puissance actuelle et la puissance nominale.
Évaluation de l'état de santé (SOH) : évaluation de l'état de santé d'une batterie, reflétant le degré de dégradation de la capacité et des performances de la batterie.
5. Diagnostic de panne et alarme
Détection des défauts en temps réel : surveillez divers indicateurs, détectez rapidement les défauts et enregistrez les informations sur les défauts.
Mécanisme d'alarme : Lorsqu'une situation anormale se produit, une alarme est rapidement émise pour rappeler à l'utilisateur de prendre des mesures.
6. Enregistrement et communication des données
Enregistrement des données : enregistrez l'historique de charge et de décharge, les changements de température, la durée de fonctionnement et d'autres données de la batterie pour une analyse ultérieure.
Fonction de communication : échangez des données avec des systèmes externes (tels que des onduleurs, des systèmes de surveillance, etc.) et fournissez des informations d'état en temps réel.
7. Interface utilisateur
Affichage visuel : fournit une interface conviviale pour afficher l'état de la batterie, les données historiques et les informations sur les défauts pour la surveillance et la gestion de l'utilisateur.
8. Gestion intelligente
Analyse des données : utilisation de techniques d'analyse de données telles que l'apprentissage automatique pour analyser les performances de la batterie et optimiser les stratégies de charge et de décharge.
Surveillance à distance : mise en œuvre d'une surveillance et d'une gestion à distance via le réseau pour améliorer l'efficacité de la gestion du système et la vitesse de réponse.
9. Intégration et compatibilité
Intégration du système : intégration à d'autres appareils électroniques de puissance (tels que des onduleurs, des bornes de recharge, etc.) pour améliorer les performances globales du système.
Compatibilité : compatible avec différents types de batteries (telles que lithium-ion, plomb-acide, etc.) à utiliser.