Адамдар электрлі көліктер (EV) туралы сөйлескенде, әңгіме жиі диапазон, жеделдету және зарядтау жылдамдығына байланысты болады. Дегенмен, бұл таң қалдыратын спектакльдің артында тыныш, бірақ маңызды компонент жұмыс істеу қиын:EV батареяларын басқару жүйесі (BMS).
Сіз BMS-ті өте еңбекқор «батареяны қорғаушы» ретінде қарастыра аласыз. Ол батареяның «температурасы» мен «шыдамдылығын» (кернеуін) қадағалап қана қоймайды, сонымен қатар команданың әрбір мүшесінің (ұяшықтардың) үйлесімді жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. АҚШ Энергетика министрлігінің баяндамасында атап өтілгендей, «аккумуляторды кеңейтілген басқару электромобильдерді қабылдауды ілгерілету үшін маңызды».¹
Біз сізді осы жасырын батырға терең сүңгуге апарамыз. Біз ол басқаратын ядродан - батарея түрлерінен бастаймыз, содан кейін оның негізгі функцияларына, оның миға ұқсас архитектурасына көшеміз және соңында AI және сымсыз технология арқылы басқарылатын болашаққа қараймыз.
1: BMS «Жүрегі» туралы түсінік: EV батареяларының түрлері
BMS дизайны ол басқаратын батарея түріне тікелей байланысты. Әртүрлі химиялық композициялар әртүрлі басқару стратегияларын талап етеді. Бұл батареяларды түсіну BMS дизайнының күрделілігін түсінудің алғашқы қадамы болып табылады.
Негізгі және болашақ тренд EV батареялары: салыстырмалы көзқарас
| Батарея Түрі | Негізгі сипаттамалар | Артықшылықтары | Кемшіліктері | BMS басқару фокусы |
|---|---|---|---|---|
| Литий темір фосфаты (LFP) | үнемді, өте қауіпсіз, ұзақ цикл мерзімі. | Өте жақсы термиялық тұрақтылық, термиялық қашу қаупі төмен. Циклдың қызмет ету мерзімі 3000 циклден асуы мүмкін. Төмен құны, кобальт жоқ. | Салыстырмалы түрде төмен энергия тығыздығы. Төмен температурада нашар өнімділік. SOC бағалау қиын. | Жоғары дәлдіктегі SOC бағалауы: Жалпақ кернеу қисығын өңдеу үшін күрделі алгоритмдерді қажет етеді.Төмен температурада алдын ала қыздыру: Қуатты біріктірілген батарея жылыту жүйесі қажет. |
| Никель марганец кобальт (NMC/NCA) | Жоғары энергия тығыздығы, ұзақ жүру қашықтығы. | Ұзақ диапазон үшін жетекші энергия тығыздығы. Суық мезгілде жақсы өнімділік. | Төмен термиялық тұрақтылық. кобальт пен никельге байланысты қымбатырақ. Циклдің қызмет ету мерзімі әдетте LFP қарағанда қысқа. | Белсенді қауіпсіздік мониторингі: ұяшық кернеуі мен температурасын миллисекунд деңгейінде бақылау.Күшті белсенді теңдестіру: Энергиялық тығыздығы жоғары жасушалар арасындағы үйлесімділікті сақтайды.Жылуды басқаруды қатаң үйлестіру. |
| Қатты күйдегі батарея | Келесі ұрпақ ретінде қарастырылған қатты электролит пайдаланады. | Ең жоғары қауіпсіздік: Электролиттің ағуынан өрт шығу қаупін түбегейлі жояды.Ультра жоғары энергия тығыздығы: Теориялық тұрғыдан 500 Вт/кг дейін. Жұмыс температурасының ауқымы кеңірек. | Технология әлі жетілмеген; жоғары құны. Интерфейс кедергісі және циклдің қызмет ету мерзімі бар қиындықтар. | Жаңа зондтау технологиялары: Қысым сияқты жаңа физикалық шамаларды бақылау қажет болуы мүмкін.Интерфейс күйін бағалау: Электролит пен электродтар арасындағы интерфейстің саулығын бақылау. |
2: BMS негізгі функциялары: ол шын мәнінде не істейді?
Толық жұмыс істейтін БМЖ бір уақытта есепші, дәрігер және оққағар рөлдерін атқаратын жан-жақты дарынды сарапшы сияқты. Оның жұмысын төрт негізгі функцияға бөлуге болады.
1. Мемлекеттік бағалау: «Отын көрсеткіші» және «Денсаулық туралы есеп»
•Төлем жағдайы (SOC):Бұл пайдаланушылар үшін ең маңызды нәрсе: «Батарея қанша қалды?» SOC-ны дәл бағалау диапазондағы алаңдаушылықтың алдын алады. Жалпақ кернеу қисығы бар LFP сияқты батареялар үшін SOC-ті дәл бағалау Калман сүзгісі сияқты күрделі алгоритмдерді қажет ететін әлемдік деңгейдегі техникалық мәселе болып табылады.
•Денсаулық жағдайы (SOH):Бұл батареяның «денсаулығын» оның жаңа болғанымен салыстырғанда бағалайды және пайдаланылған EV мәнін анықтаудың негізгі факторы болып табылады. 80% SOH бар батарея оның максималды сыйымдылығы жаңа батареяның 80% ғана екенін білдіреді.
2. Жасуша теңгерімі: Топтық жұмыс өнері
Батарея жинағы тізбектей және параллель қосылған жүздеген немесе мыңдаған ұяшықтардан тұрады. Өндірістегі шағын айырмашылықтарға байланысты олардың зарядтау және разряд мөлшерлемесі аздап өзгереді. Теңгерімсіз, ең аз заряды бар ұяшық бүкіл пакеттің разрядының соңғы нүктесін анықтайды, ал ең жоғары заряды бар ұяшық зарядтаудың соңғы нүктесін анықтайды.
• Пассивті теңгерім:Резистор арқылы жоғары зарядталған жасушалардан артық энергияны жояды. Бұл қарапайым және арзан, бірақ жылу шығарады және энергияны ысырап етеді.
•Белсенді теңдестіру:Энергияны жоғары зарядталған жасушалардан төмен зарядталған жасушаларға тасымалдайды. Бұл тиімді және пайдалану ауқымын ұлғайта алады, бірақ күрделі және қымбат. SAE International зерттеулері белсенді теңдестіру буманың жарамдылық сыйымдылығын шамамен 10%⁶ арттыратынын көрсетеді.
3. Қауіпсіздікті қорғау: Қырағы «Қамқоршы»
Бұл BMS-тің ең маңызды жауапкершілігі. Ол батареяның параметрлерін сенсорлар арқылы үздіксіз бақылап отырады.
•Асқын кернеуден/төмен кернеуден қорғау:Батареяның тұрақты зақымдалуының негізгі себептері, шамадан тыс зарядтауды немесе шамадан тыс зарядсыздануды болдырмайды.
• Токтан қорғау:Қысқа тұйықталу сияқты қалыпты емес ток оқиғалары кезінде тізбекті жылдам ажыратады.
•Температурадан қорғау:Батареялар температураға өте сезімтал. BMS температураны бақылайды, тым жоғары немесе төмен болса, қуатты шектейді және жылыту немесе салқындату жүйелерін іске қосады. Термиялық қашудың алдын алу оның басты басымдығы болып табылады, бұл кешенді жұмыс үшін өте маңыздыЭлектр зарядтау станциясының дизайны.
3. BMS миы: ол қалай құрастырылған?
Дұрыс BMS архитектурасын таңдау - бұл баға, сенімділік және икемділік арасындағы ымыра.
BMS архитектурасын салыстыру: орталықтандырылған және таратылған және модульдік
| Архитектура | Құрылымы және сипаттамалары | Артықшылықтары | Кемшіліктері | Өкілдік жеткізушілер/Tech |
|---|---|---|---|---|
| Орталықтандырылған | Барлық ұяшықтарды анықтау сымдары бір орталық контроллерге тікелей қосылады. | Төмен құны Қарапайым құрылым | Бір сәтсіздік нүктесі Күрделі сымдар, ауыр Нашар масштабтау | Texas Instruments (TI), Infineonжоғары интеграцияланған бір чипті шешімдерді ұсынады. |
| Таратылды | Әрбір аккумуляторлық модульде негізгі контроллерге есеп беретін өзінің бағынышты контроллері бар. | Жоғары сенімділік Күшті ауқымдылық Күту оңай | Жоғары құны Жүйенің күрделілігі | Аналогтық құрылғылар (ADI)сымсыз BMS (wBMS) осы салада көшбасшы болып табылады.NXPсонымен қатар сенімді шешімдерді ұсынады. |
| Модульдік | Қалған екеуінің арасындағы гибридті тәсіл, құны мен өнімділігін теңестіру. | Жақсы баланс Икемді дизайн | Бірыңғай көрнекті ерекшелігі жоқ; барлық аспектілер бойынша орташа. | 1 деңгейлі жеткізушілер ұнайдыМареллижәнеPrehосындай арнайы шешімдерді ұсыныңыз. |
A бөлінген архитектура, әсіресе сымсыз BMS (wBMS) салалық трендке айналуда. Ол контроллерлер арасындағы күрделі байланыс сымдарын болдырмайды, бұл салмақ пен шығынды азайтып қана қоймайды, сонымен қатар аккумуляторлық жинақ дизайнында бұрын-соңды болмаған икемділікті қамтамасыз етеді және біріктіруді жеңілдетеді.Электрлік көлікті жабдықтау жабдығы (EVSE).
4: BMS болашағы: келесі ұрпақтың технологиялық үрдістері
BMS технологиясы өзінің соңғы нүктесінен алыс; ол ақылдырақ және көбірек байланыста болу үшін дамып келеді.
•AI және Machine Learning:Болашақ BMS бұдан былай бекітілген математикалық модельдерге сүйенбейді. Оның орнына олар SOH және қалған пайдалы қызмет мерзімін (RUL) дәлірек болжау және тіпті ықтимал ақаулар үшін ерте ескертулер беру үшін тарихи деректердің үлкен көлемін талдау үшін AI мен машиналық оқытуды пайдаланады⁹.
•Бұлтқа қосылған BMS:Деректерді бұлтқа жүктеп салу арқылы бүкіл әлем бойынша көлік батареяларын қашықтан бақылау мен диагностикалауға қол жеткізуге болады. Бұл BMS алгоритміне Over-the-Air (OTA) жаңартуларына мүмкіндік беріп қана қоймайды, сонымен қатар келесі буын батареяларын зерттеу үшін баға жетпес деректерді береді. Бұл көліктен бұлтқа концепциясы да негіз қаладыv2g(Көліктен желіге)технология.
•Жаңа батарея технологияларына бейімделу:Бұл қатты күйдегі батареялар немесеFlow Battery & LDES Core Technologies, бұл дамып келе жатқан технологиялар толығымен жаңа BMS басқару стратегиялары мен сезгіш технологияларды қажет етеді.
Инженердің жобалық бақылау парағы
BMS дизайнымен немесе таңдауымен айналысатын инженерлер үшін келесі тармақтар маңызды мәселелер болып табылады:
•Функционалдық қауіпсіздік деңгейі (ASIL):талаптарына сәйкес келе меISO 26262стандартты? BMS сияқты маңызды қауіпсіздік компоненті үшін әдетте ASIL-C немесе ASIL-D қажет¹⁰.
•Дәлдікке қойылатын талаптар:Кернеудің, токтың және температураның өлшеу дәлдігі SOC/SOH бағалауының дәлдігіне тікелей әсер етеді.
•Байланыс хаттамалары:Ол CAN және LIN сияқты автомобиль автобустарының негізгі протоколдарын қолдайды ма және ол байланыс талаптарына сәйкес келе ме?EV зарядтау стандарттары?
• Теңдестіру мүмкіндігі:Бұл белсенді немесе пассивті теңгерімдеу ме? Теңдестіруші ток дегеніміз не? Ол аккумулятор жинағының дизайн талаптарына жауап бере ала ма?
• Масштабтау мүмкіндігі:Шешім әртүрлі қуаттар мен кернеу деңгейлері бар әртүрлі аккумуляторлық платформаларға оңай бейімделе ала ма?
Электрлік көліктің дамып келе жатқан миы
TheEV батареяларын басқару жүйесі (BMS)заманауи электр көлігі технологиясы басқатырғыштың таптырмас бөлігі болып табылады. Ол қарапайым монитордан сезінуді, есептеуді, басқаруды және байланысты біріктіретін күрделі ендірілген жүйеге айналды.
Батарея технологиясының өзі және AI және сымсыз байланыс сияқты озық өрістер ілгерілеген сайын, BMS одан да интеллектуалды, сенімді және тиімді болады. Бұл көлік қауіпсіздігінің қамқоршысы ғана емес, сонымен қатар аккумуляторлардың толық әлеуетін ашудың және тұрақты көлік болашағын қамтамасыз етудің кілті.
Жиі қойылатын сұрақтар
С: EV батареясын басқару жүйесі дегеніміз не?
A: An EV батареяларын басқару жүйесі (BMS)электрлік көліктің аккумулятор жинағының «электрондық миы» және «қамқоршысы» болып табылады. Бұл батареяның кез келген жағдайда қауіпсіз және тиімді жұмыс істеуін қамтамасыз ететін әрбір жеке батарея ұяшығын үнемі бақылап, басқаратын күрделі аппараттық және бағдарламалық құрал жүйесі.
С: BMS негізгі функциялары қандай?
A:BMS негізгі функцияларына мыналар жатады: 1)Мемлекеттік бағалау: Батареяның қалған зарядын (Зарядтау күйі - SOC) және оның жалпы денсаулығын (денсаулық күйі - SOH) дәл есептеу. 2)Жасуша теңгерімі: Жеке ұяшықтардың шамадан тыс зарядталуын немесе шамадан тыс зарядсыздануын болдырмау үшін қаптамадағы барлық ұяшықтардың біркелкі заряд деңгейін қамтамасыз ету. 3)Қауіпсіздікті қорғау: Термиялық қашу сияқты қауіпті оқиғаларды болдырмау үшін жоғары кернеу, төмен кернеу, артық ток немесе жоғары температура жағдайында тізбекті өшіру.
Q: BMS неліктен соншалықты маңызды?
A:BMS тікелей электр көлігін анықтайдықауіпсіздік, диапазон және батареяның қызмет ету мерзімі. BMS болмаса, қымбат батареялар жинағы бірнеше ай ішінде ұяшықтардың теңгерімсіздігінен бұзылуы мүмкін немесе тіпті өртеніп кетуі мүмкін. Жетілдірілген BMS ұзақ қашықтыққа, ұзақ өмір сүруге және жоғары қауіпсіздікке қол жеткізудің негізі болып табылады.
Жіберу уақыты: 18 шілде 2025 ж