Sistema di controllo software BMS per batterie al litio

Il software dietro BMS controlla tutto. La maggior parte dei produttori considera il software come la tecnologia principale perché controlla l’intero BMS. La maggior parte dell'hardware può essere basata su componenti standardizzati, ma il software richiede una progettazione individuale, che non solo include migliaia di righe di codice di programmazione, ma il codice può coinvolgere molti algoritmi. Il software di controllo utilizza una serie di formule matematiche e metodi di calcolo per comprendere i vari stati (SOx) di tutte le batterie in momenti diversi, come ad esempio quanta energia e potenza possono essere utilizzate al momento, qual è il SOC attuale, quanto SOC rimanente e la quantità di SOC rimasto nella batteria. Quanto è lunga l'aspettativa di vita? Questo algoritmo si basa solitamente su un modello molto complesso e si basa su un determinato sistema e struttura di celle. Nella maggior parte dei casi, i progettisti BMS studiano il funzionamento delle cellule in un ambiente di laboratorio controllato per comprendere come le cellule si comportano in condizioni diverse, per poi tradurle in codice. Dopo una serie di passaggi iterativi, il progettista del software può finalmente progettare un algoritmo adatto per prevedere con precisione le prestazioni della cella della batteria nella maggior parte delle condizioni. Progettare un BMS è così complesso che non è possibile utilizzare un BMS adatto a un determinato tipo chimico di cella della batteria. Non è possibile applicarlo ad altre chimiche cellulari di diverso tipo. Ad esempio, la tensione di funzionamento generale delle batterie NMC è 3,7 V, mentre la tensione di funzionamento delle batterie LFP è 33 V e la tensione di funzionamento degli induttori LTO è 2,2 V. Pertanto, tutti gli algoritmi devono conoscere la tensione massima e minima alla quale la batteria può funzionare. Ora alcuni produttori di BMS hanno sviluppato una varietà di software diversi per servire il proprio hardware per adattarsi a diversi tipi di applicazioni di batterie.

Il BMS è l'unità di controllo principale del pacco batteria.

Una cella è collegata elettronicamente oppure un gruppo di celle è collegato a circuiti slave per formare un insieme. In passato sono stati condotti molti studi per valutare questi due sistemi, ma non hanno dimostrato che i sistemi di bilanciamento attivo abbiano benefici a lungo termine. In altre parole, per quanto riguarda l'attuale livello tecnico, i due metodi di equalizzazione sono ugualmente efficaci in termini di funzionalità. Relativamente parlando, il costo del sistema di equalizzazione attiva è leggermente più alto. Altre funzioni del BMS Oltre alla funzione di equalizzazione, il BMS ha molte altre funzioni molto importanti. Ad esempio, sebbene il bilanciamento della capacità abbia un impatto significativo sulla durata della batteria, un sistema di accumulo dell’energia senza funzione di bilanciamento può comunque funzionare. Tuttavia, il monitoraggio della temperatura e della tensione delle celle e dei pacchi batteria è correlato alla sicurezza del sistema. Pertanto, uno dei compiti principali del BMS è garantire che il sistema batteria e le celle funzionino in uno stato sicuro, compreso il monitoraggio della corrente del pacco batteria, della tensione e della temperatura delle celle e delle batterie. Il monitoraggio della corrente della batteria può determinare quanta energia è disponibile nel sistema durante la carica e la scarica. Se la tensione di carica della cella della batteria supera la tensione massima o la tensione di scarica è inferiore alla tensione minima, la cella della batteria potrebbe guastarsi, poiché è molto importante che il BMS monitori ciascuna cella del pacco batteria in serie ( se le celle sono collegate in parallelo, la maggior parte dei sistemi BMS le tratteranno come se fossero una singola cella). Questi dati possono guidare il sistema quando iniziare la ricarica e quando interrompere la scarica. Rilevare e gestire la temperatura dello stato elettrico è un'altra funzione importante, perché lavorare continuamente in condizioni estreme non solo ridurrà la durata del nucleo della batteria, ma aumenterà anche il rischio di fuga termica del nucleo della batteria. Il BMS può indicare al sistema se è necessario eseguire la manutenzione della batteria. Il nucleo viene riscaldato o raffreddato. Un'altra importante funzione del BMS è quella di comunicare con i sistemi esterni. Molti BMS avanzati possono ricevere informazioni dal controller del veicolo o del motore e inviare feedback. Innanzitutto, il BMS può inviare la richiesta di ridurre o arrestare lo scaricamento della batteria, quindi inviare i dati sullo stato della batteria (come la capacità e l'energia della mappa della batteria) e infine convertire questi dati in chilometraggio o durata da fornire all'utente. Infine, BMS determina anche quando aprire e chiudere i contattori del sistema, controllando il flusso di elettricità dalla batteria al motore o dal sistema di ricarica alla batteria per la ricarica.