Hardwareontwerpuitdagingen van batterij BMS's

Op het moment van de snelle ontwikkeling van de batterijtechnologie is het batterijbeheersysteem (BMS) een belangrijk onderdeel om de veilige en efficiënte werking van batterijen te garanderen.en het hardwareontwerp heeft veel uitdagingen.Hieronder worden enkele van de belangrijkste uitdagingen en trends in de BMS-hardwareontwerpindustrie beschreven.

1- Precies uitdaging.

• BMS vereist nauwkeurige metingen van de spannings-, stroom- en temperatuurparameters van de batterij om de ladingstoestand (SOC) van de batterij nauwkeurig te kunnen schatten.Gezondheidstoestand (SOH) en stroomtoestand (SOP)De chemische eigenschappen van batterijen zijn complex en worden beïnvloed door verschillende factoren zoals temperatuur en veroudering.Bijvoorbeeld:, lithium-ijzerfosfaatbatterijen (LFP) hebben een lage energiedichtheid maar een lage kosten, een lange levensduur en zijn stabiel, terwijl nikkel-cobalt-mangan- (NMC) lithiumbatterijen een hoge energiedichtheid maar een hoge kosten hebben.
• Een van de belangrijkste uitdagingen is de nauwkeurige meting van de batterijspanning, die wordt beïnvloed door factoren zoals zelfontlading en belastingveranderingen van de batterij.Temperatuurveranderingen hebben ook een aanzienlijke invloed op de prestaties van de batterij en de nauwkeurigheid van de metingBijvoorbeeld, hoge temperaturen zullen de veroudering van de batterij versnellen en de capaciteit en prestaties van de batterij verminderen.

2. Beveiligingsproblemen

• Een van de kerntaken van het BMS is ervoor te zorgen dat de batterij binnen een veilig bereik werkt en abnormale situaties zoals overlading, overontlading, overstroom en overtemperatuur te voorkomen.,overladen zal ervoor zorgen dat de chemische reacties in de batterij het evenwicht verliezen, gas produceren, de druk in de batterij verhogen en zelfs gevaarlijke situaties veroorzaken, zoals uitstotingen,brand of explosie; overontlading kan onomkeerbare chemische veranderingen veroorzaken in de elektrode materialen in de batterij, waardoor de prestaties en de levensduur van de batterij verminderen.
• Het thermisch beheer van batterijen is ook een belangrijk veiligheidsvraagstuk bij het ontwerp van BMS-hardware.het elektrolyt zal ontbinden en warmte vrijgevenZelfs als de thermische ontsnapping niet wordt bereikt, kunnen hoge bedrijfstemperaturen de veroudering van de batterij versnellen.

3. Uitdagingen op het gebied van thermisch beheer

• BMS vereist nauwkeurige metingen van de spannings-, stroom- en temperatuurparameters van de batterij om de ladingstoestand (SOC) van de batterij nauwkeurig te kunnen schatten.Gezondheidstoestand (SOH) en stroomtoestand (SOP)De chemische eigenschappen van batterijen zijn complex en worden beïnvloed door verschillende factoren zoals temperatuur en veroudering.Bijvoorbeeld:, lithium-ijzerfosfaatbatterijen (LFP) hebben een lage energiedichtheid, maar een lage kostprijs, een lange levensduur en zijn stabiel,terwijl nikkel-cobalt-manganese (NMC) lithiumbatterijen een hoge energiedichtheid hebben maar een hoge kosten PDF.
• Een van de belangrijkste uitdagingen is de nauwkeurige meting van de batterijspanning, die wordt beïnvloed door factoren zoals zelfontlading en belastingveranderingen van de batterij.Temperatuurveranderingen hebben ook een aanzienlijke invloed op de prestaties van de batterij en de nauwkeurigheid van de metingBijvoorbeeld, hoge temperaturen zullen de veroudering van de batterij versnellen en de capaciteit en prestaties van de batterij verminderen.

4. Kostenprobleem

• Het BMS-hardwareontwerp moet een evenwicht vinden tussen kosten en prestaties.die de kosten van het systeem verhoogtHet gebruik van hoogprecisie sensoren en analoge-digitale omzetters kan bijvoorbeeld de meetnauwkeurigheid verbeteren, maar betekent ook hogere kosten.
• Voor grootschalige batterijsystemen zoals elektrische voertuigen en energieopslagsystemen is de kosten van BMS een aanzienlijk deel van de totale systeemkosten,die het wijdverbreide gebruik ervan in sommige kosteneffectieve toepassingen kunnen belemmerenDaarom is het een belangrijke uitdaging voor het hardwareontwerp om de kosten te verlagen en tegelijkertijd de functies en prestaties van het BMS te waarborgen.

5. Uitdagingen op het gebied van schaalbaarheid

• Het ontwerpen van een BMS-architectuur die zich kan aanpassen aan verschillende batterijgroottes, chemie en configuraties is een uitdaging.BMS moet flexibel kunnen worden aangepast aan toekomstige behoeften zonder grootschalige wijzigingen of vervangingen.
• Bij elektrische voertuigen kunnen bijvoorbeeld de capaciteit en configuratie van het batterijpakket afhankelijk van het model verschillen.en het BMS moet gemakkelijk kunnen worden uitgebreid en aangepast aan de behoeften van verschillende modellen- voor het secundair gebruik van batterijen die uit elektrische voertuigen zijn gehaald,BMS moet ook een goede schaalbaarheid hebben om te voldoen aan de prestatie- en veiligheidseisen van deze verouderde batterijen.

6. Betrouwbaarheidsuitdaging

• De BMS-hardware moet stabiel werken onder verschillende bedrijfsomstandigheden en omgevingen om de betrouwbaarheid en veiligheid van het batterijsysteem te waarborgen.hardwarecomponenten kunnen falen of de prestaties verslechteren als gevolg van factoren zoals elektromagnetische interferentie, trillingen en vochtigheid.
• Bijvoorbeeld tijdens een elektrisch voertuig wordt het BMS onderworpen aan elektromagnetische storingen veroorzaakt door motoren en andere elektronische apparaten.die de normale communicatie en gegevensoverdracht van het BMS kunnen beïnvloedenBovendien zal het batterijpakket tijdens het rijden van het voertuig worden blootgesteld aan trillingen en schokken, die ook schade kunnen veroorzaken aan de hardwarecomponenten van het BMS.

7. Uitdagingen op het gebied van certificeringsnaleving

• Het ontwerp van een BMS moet voldoen aan verschillende veiligheids- en prestatienormen, zoals ISO 26262 voor automobieltoepassingen en UL 1973 voor vaste batterijen.Het voldoen aan deze certificeringseisen verhoogt de complexiteit van ontwerp en ontwikkeling.
• De certificeringseisen voor BMS verschillen in verschillende toepassingsgebieden en regio's.van de selectie van onderdelen tot kwaliteitsbeveiligingstests en productievoorbereiding om ervoor te zorgen dat het product de certificering kan doorstaan en met succes in de handel kan worden gebracht.

8- Communicatie uitdaging

• In grote batterijsystemen zijn de monitorings- en besturingselektronica vaak verdeeld over meerdere printplatencomponenten in plaats van op één centrale BMS-computer.kritische meetgegevens, moeten de veiligheidsgegevens en de batterijgegevens continu worden gesynchroniseerd tussen meerdere microcontrollerknooppunten.het voorkomen van de correcte beoordeling van de spanning van de batterijcel en het activeren van een beschermingsrespons bij een toestand buiten het bereik.
• Bij elektrische voertuigen bijvoorbeeld is een efficiënte en betrouwbare communicatie vereist tussen het BMS en andere systemen zoals ingebouwde opladers, omvormers, enz.om een nauwkeurig beheer en beheer van de batterij te bereikenCommunicatiefouten kunnen leiden tot een slecht beheer van de batterij, waardoor de prestaties en de veiligheid van het voertuig worden beïnvloed.

9. Toekomstige trends

• Geïntegreerd Internet of Things (IoT):Integratie van BMS met het Internet of Things om afstandsbewaking en -besturing mogelijk te maken en de operationele efficiëntie te verbeteren.BMS kan in de toekomst mogelijke batterijproblemen identificeren en waarschuwen om de stabiele werking van het systeem te garanderen.
• Solid-state batterijtechnologie:Solid State-batterijen hebben veel aandacht getrokken vanwege hun hoge energiedichtheid en goede veiligheid, maar hun kenmerken vereisen nauwkeurig beheer en controle door BMS.BMS moet worden geoptimaliseerd voor de kenmerken van vaste batterijen om hun voordelen ten volle te benutten en nieuwe uitdagingen aan te gaan.
• Toepassing voor secundair gebruik:Het gebruik van oude batterijen voor elektrische voertuigen in secundaire toepassingsscenario's, zoals energieopslagsystemen, stelt hogere eisen aan BMS.het nauwkeurig beoordelen van hun prestaties en gezondheid, en het waarborgen van veiligheid en efficiëntie.