Wat is BMS voor energieopslagbatterijen en wat zijn de functies ervan?
2024-09-23
Met de popularisering van energieopslagbatterijen en de grootschalige bouw van energieopslagcentrales, zijn steeds meer mensen zich bewust van het belang van BMS voor energieopslagbatterijen en energieopslagcentrales. Het is echter niet bekend welke rol BMS speelt in energieopslagbatterijen.
Wie bepaalt de levensduur van krachtaccu's?
Wat zijn de toepassingen van BMS, waarom is het zo belangrijk voor de veilige werking van energieopslag en welke grote veranderingen zal BMS in de toekomst ondergaan? Dit artikel beantwoordt de bovenstaande vragen en ik hoop dat dit artikel u kan helpen BMS diepgaand te begrijpen.
Het batterijbeheersysteem (BMS) is het kernsubsysteem van het energieopslagbatterijsysteem dat intelligent toezicht houdt op het opladen en ontladen van de batterij, temperatuurbeveiliging, vermogensbalans en informatieoverdracht. Het is het "slimme brein" in de batterij.
Mensen richten zich over het algemeen op de prijstrend of technologische iteratie van energieopslagbatterijen en integratie van energieopslagsystemen. Vanuit het perspectief van energieopslagbehoeften verdient het batterijbeheersysteem echter meer aandacht. Of het nu gaat om het nastreven van hogere veiligheid of hogere efficiëntie, BMS is een belangrijke schakel.
1. Wat is een BMS?
BMS verzamelt belangrijke parameters zoals spanning, stroom, temperatuur, etc. van het batterijpakket in realtime om de gezondheidsstatus, energiestatus en veiligheidsstatus van de batterij nauwkeurig te bepalen, waardoor de veilige en betrouwbare werking van het energieopslagsysteem wordt gewaarborgd. Met name de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van de door het BMS verkregen gegevens bepalen de kwaliteit en efficiëntie van de algehele werking van het energieopslagsysteem.
2. Voordelen van BMS
Een compleet batterij-energieopslagsysteem, vaak BESS genoemd, kan strategisch worden samengesteld uit tientallen, honderden of zelfs duizenden lithium-ionbatterijen, afhankelijk van de toepassing. De nominale spanning van deze systemen kan lager zijn dan 20 V of zo hoog als 1500 V, en het bereik van de batterijvoedingsstroom is tot 300 A of meer.
Elk wanbeheer van hoogspanningsbatterijpakketten kan catastrofale rampen veroorzaken die levens in gevaar brengen. Daarom is BMS essentieel om een veilige werking te garanderen. De voordelen van BMS kunnen als volgt worden samengevat:
(1) Functionele veiligheid
Dit is met name voorzichtig en noodzakelijk voor grote lithium-ionbatterijen. Maar het is bekend dat zelfs de kleinere formaten die in laptops worden gebruikt, vlam kunnen vatten en grote schade kunnen veroorzaken. De persoonlijke veiligheid van gebruikers van producten met lithium-ionvoedingssystemen laat weinig ruimte voor fouten in batterijbeheer.
(2) Levensduur en betrouwbaarheid
Beschermingsbeheer van batterijpakketten, zowel elektrisch als thermisch, zorgt ervoor dat alle cellen worden gebruikt binnen de aangegeven SOA-vereisten. Dit delicate toezicht zorgt voor veilig gebruik van de batterij en snelle laad- en ontlaadcycli, en produceert onvermijdelijk een stabiel systeem met het potentieel om vele jaren betrouwbare service te bieden.
(3) Prestaties en bereik
BMS-batterijpakketcapaciteitsbeheer, waarbij inter-celbalancering wordt gebruikt om de SOC van aangrenzende cellen op de batterijpakketassemblage gelijk te stellen, waardoor een optimale batterijcapaciteit kan worden bereikt. Zonder deze BMS-functie om rekening te houden met veranderingen in zelfontlading, laad-/ontlaadcycli, temperatuureffecten en algemene veroudering, kan het batterijpakket uiteindelijk onbruikbaar worden. De basisparameters van lithiumbatterijen zoals SOC, SOH EOH zijn actueel, klik hier voor referentie.
(4) Diagnostiek, dataverzameling en externe communicatie
Toezichttaken omvatten continue bewaking van alle batterijcellen, waarbij datalogging zelf kan worden gebruikt voor diagnostiek, maar vaak wordt gebruikt voor berekeningstaken om de SOC van alle cellen in de assemblage te voorspellen. Deze informatie wordt gebruikt in balanceringsalgoritmen, maar kan worden doorgestuurd naar externe apparaten en displays om beschikbare residentiële energie aan te geven, het verwachte bereik of bereik/levensduur te schatten op basis van het huidige gebruik en de gezondheidsstatus van het batterijpakket te verstrekken.
(5) Lagere kosten en garantie
Het introduceren van een BMS in een BESS verhoogt de kosten en batterijpakketten zijn duur en potentieel gevaarlijk. Hoe complexer het systeem, hoe hoger de veiligheidseisen en dus hoe meer BMS-toezicht nodig is. De bescherming en het preventieve onderhoud die het BMS biedt in termen van functionele veiligheid, levensduur en betrouwbaarheid, prestaties en bereik, diagnostiek, enz., garanderen echter dat het de totale kosten zal verlagen, inclusief die met betrekking tot garantie.
3. Wat zijn de belangrijkste toepassingen van BMS?
(1) Huidige monitoring en bescherming
Bij het opladen, als de laadstroom te groot is, zal de interne spanning van de batterij snel stijgen, zal de batterij-elektrolyt oplossen, veel warmte afgeven en de temperatuur doen stijgen. Dit zal niet alleen de veroudering van de batterij versnellen, maar ook ervoor zorgen dat de batterij opzwelt, lekt, kortsluit en zelfs explodeert.
Het doel van stroombewaking is voornamelijk om overstroom te voorkomen. Er zijn twee maximale stroomlimieten voor de batterij, één is de maximale continue stroomwaarde en de andere is de momentane piekstroom. De generatie van momentane piekstroom is gerelateerd aan de bedrijfsstatus van de energieopslagbatterij. Bijvoorbeeld, wanneer een apparaat met een groot laadvermogen wordt gestart, wordt er een piekstroom gegenereerd en wordt de piekstroom verkregen door realtime bemonstering van de sensor.
Continue stroom is een langdurige geaccumuleerde stroom. BMS kan dit verkrijgen door de stroom over een bepaalde tijdsperiode te integreren.
De huidige grootte van de batterij is als de bloedstroom van het menselijk lichaam. Als de stroom te groot is, zal de hartslag te snel zijn en kan het menselijk lichaam het niet verdragen, wat schadelijk zal zijn voor de gezondheid. Als de stroom die wordt bewaakt door het BMS dicht bij de limiet ligt, is het noodzakelijk om de beschikbare stroom te regelen en te verminderen; als deze de limiet overschrijdt, is het noodzakelijk om de beschikbare stroom uit te schakelen.
(2). Spanningsbewaking en -beveiliging
Wanneer het voertuig wordt opgeladen, bemonstert het BMS de accuspanning in realtime. Wanneer de gecontroleerde spanningswaarde dicht bij de hoge spanningslimiet ligt, zal het BMS verzoeken om de laadstroom geleidelijk te verlagen; wanneer de hoge spanningslimiet is bereikt, zal het BMS verzoeken om de laadstroom volledig te beëindigen.
Tijdens het ontladingsproces van de energieopslagbatterij verandert de batterijspanning van hoog naar laag. Als de batterij gedurende lange tijd in een lage spanningstoestand blijft, zal dit de groei van kleine vertakkingskristallen op het elektrodeoppervlak veroorzaken. Deze kristallen zullen de zelfontladingssnelheid doen toenemen, wat niet alleen de prestaties van de batterij zal beïnvloeden, maar ook veiligheidsproblemen zal veroorzaken.
Wanneer de spanning wordt bewaakt om dicht bij de lage spanningslimiet te liggen, zal het BMS de sleutelbelasting verzoeken om de stroomvraag te verminderen. Verminder bijvoorbeeld het uitgangsvermogen, de uitgangsstroom, enz. De bewaking van stroom en spanning kan ervoor zorgen dat de batterij werkt binnen het veilige werkgebied (SOA) dat wordt gevormd door de stroom- en spanningslimieten.
(3). Temperatuurbewaking en -beveiliging
Batterijprestaties en levensduur worden verminderd als de batterij continu wordt blootgesteld aan extreme hitte. Bijvoorbeeld, bij continu opladen bij een temperatuur van 45°C kan het prestatieverlies oplopen tot 50%.
Wanneer de temperatuur te laag is, zullen de standaardcapaciteit en resterende energie van de batterij ook aanzienlijk dalen. De meeste lithium-ionbatterijen kunnen niet snel worden opgeladen onder 5°C en mogen helemaal niet worden opgeladen onder 0°C. Omdat het galvaniseringsfenomeen tijdens het laden bij lage temperaturen ernstige schade aan de batterij kan veroorzaken.
Daarom moet het BMS de temperatuur van de batterij te allen tijde bewaken. Wanneer de temperatuur te laag is, moet deze worden verwarmd; wanneer de temperatuur te hoog is, moet deze worden afgekoeld. Het verwarmen en koelen worden voltooid via de thermische beheercontroller om de batterij zoveel mogelijk in het beste temperatuurbereik te laten werken (zoals 30-35℃), wat de prestaties kan beschermen en de levensduur kan verlengen.
Een te hoge temperatuur kan gemakkelijk leiden tot thermische runaway, een te lage temperatuur kan ervoor zorgen dat het elektrochemische proces onomkeerbaar is; een te hoge spanning kan gemakkelijk leiden tot overladen, en een te lage spanning kan leiden tot overontlading en kortsluiting in batterijdendrieten. Er is ook een veilige werkzone tussen temperatuur en spanning.
(4). Capaciteitsbewaking en -beheer
De resterende capaciteit van de batterij wordt uitgedrukt in SOC (State Of Charge), ook wel de laadstatus genoemd. De batterij kan niet worden overladen. Na overladen zal de spanning snel stijgen en de extra energie zal worden omgezet in warmte, wat schade aan de batterij veroorzaakt.
Energieopslagbatterijen worden gestapeld door meerdere batterijcellen van dezelfde specificaties in serie en parallel te schakelen. In theorie kan de laadstroom worden afgesneden nadat elke batterijcel volledig is opgeladen. Maar in feite zijn de capaciteitsvervalsnelheid, zelfontladingsweerstand en het externe circuit van elke batterijcel niet exact hetzelfde, wat resulteert in verschillende lek- of zelfontladingssnelheden.
In deze onevenwichtige situatie bereikt de bovenste accu al eerder zijn laadlimiet, dat wil zeggen dat de laadstroom wordt beëindigd voordat de andere onderste accu's tot hun volledige capaciteit zijn opgeladen.
Op deze manier wordt de gebruiksduur van het batterijpakket bij het ontladen beperkt door de batterijcel met de laagste capaciteit. Een ongebalanceerde batterijcapaciteit leidt tot degradatie van de batterij, verkorte werktijd en er is een risico op overladen van zwakke batterijen.
Dus het capaciteitsbeheer moet eerst het batterijpakket in evenwicht brengen, met als doel de SOC van elke aangrenzende batterijcel in het hele batterijpakket ongeveer gelijk te maken. Voor informatie over de gevaren en oplossingen van onevenwichtige cellen in batterijpakketten, klikt u hier om te lezen.
4. Er zullen in de toekomst drie grote veranderingen in BMS plaatsvinden
(1). Verbind BMS en EMS
Omdat energieopslagsystemen in verschillende handelsentiteiten op de elektriciteitsmarkt zijn opgenomen, zijn hun winstmodellen gediversifieerd. Dit vereist hogere gegevensverwerkings- en prognosecapaciteiten om de inkomsten te optimaliseren.
De integratie van BMS en EMS zal energieopslagsystemen in staat stellen om complexe gegevensbronnen en enorme behoeften aan gegevensbeheer beter te verwerken. Deze integratie verbetert niet alleen de gegevensverwerkingsmogelijkheden van het systeem, maar helpt ook om trends in elektriciteitsprijzen te voorspellen en strategieën voor het opladen en ontladen van batterijen te optimaliseren, waardoor de algehele voordelen van energieopslag toenemen. De energieopslagbatterijen die door Infinite Power worden geproduceerd, hebben datacommunicatie en integratie van BMS en EMS bereikt.
(2). Van BMS naar EMS
Op de industriële en commerciële markt moeten energieopslagsystemen over een hoger niveau van energiebeheer en uitgebreide controlemogelijkheden beschikken om te voldoen aan complexe energiebehoeften en handelsstrategieën.
De opkomst van BMS+EMS geïntegreerde gecentraliseerde controle-eenheden vertegenwoordigt de uitbreiding van energieopslagbeheersystemen van het eenvoudigweg focussen op batterijbeheer naar het beheer van het gehele energiesysteem. Een dergelijke stap kan uitgebreidere monitoring en flexibelere handelsstrategieën opleveren, wat efficiëntere energieoplossingen biedt voor industriële en commerciële gebruikers. Bijvoorbeeld, HT ESS (link naar de homepage van industriële en commerciële opslag) commerciële energieopslagbatterijgebruikers kunnen automatisch de systeembedieningsstrategie wijzigen via het lokale beheersysteem.
(3). Lancering van mobiele applets
Met de ontwikkeling van mobiel internet hebben gebruikers een steeds sterkere vraag naar realtime databewaking en handig beheer. Via mobiele applets kunnen gebruikers eenvoudig "one-stop handheld" energieopslag stroombeheer en onderhoudsbeheer bereiken. Deze realtime datatoegang en operationele mogelijkheid verbetert de operationele en onderhoudsefficiëntie aanzienlijk en verlaagt de operationele en onderhoudskosten. Bovendien weerspiegelt dit ook de trend van digitalisering en intelligentie, waardoor gebruikers altijd en overal informatie over energiecentrales kunnen verkrijgen, om zo tijdige en effectieve zakelijke beslissingen te nemen. Via het HT-cloudplatform kunt u bijvoorbeeld de operationele status van het energieopslagsysteem, de status van de stroomopwekking, de status van het stroomverbruik, de reststroom en gegevens van elk batterijpakket in realtime bekijken.
Globaal gezien wijzen deze drie veranderingen in één richting: energieopslag-BMS transformeert van een eenvoudig batterijbeheersysteem naar een uitgebreidere en intelligentere dataservice en energiebeheerplatform.
Deze ontwikkelingstrend verbetert niet alleen de algehele efficiëntie van het energieopslagsysteem, maar biedt gebruikers ook een comfortabelere gebruikerservaring. Dit geeft aan dat de toekomst van de energieopslagindustrie zich meer zal richten op datagestuurd en intelligent beheer.
Samenvatting
In tegenstelling tot het extreem drukke energieopslagsysteemintegratietraject zijn BMS-bedrijven relatief schaars. Als zenuwuiteinden van het energieopslagsysteem is BMS verantwoordelijk voor het verbeteren van de twee belangrijkste prestaties van energieopslagveiligheid en -economie. Met name de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van de door BMS verkregen gegevens bepalen de kwaliteit en efficiëntie van de algehele werking van het energieopslagsysteem. INFINITEPOWER HT blijft R&D-investeringen verhogen, ontwerpt en ontwikkelt een stabiel en zeer nauwkeurig BMS en werkt samen met het EMS-systeem, wat grote garanties biedt voor de veilige, intelligente en efficiënte werking van energieopslagcentrales.
Hoe kiest u energieopslagbatterijen, belangrijke prestatie-indicatoren van energieopslagbatterijen?
Wat is een geïntegreerde fotovoltaïsche opslag- en laadmachine en wat zijn de voordelen ervan?
Gerelateerd artikel
