O que é BMS para baterias de armazenamento de energia e quais são suas funções？
2024-09-23
Com a popularização das baterias de armazenamento de energia e a construção em larga escala de centrais eléctricas de armazenamento de energia, cada vez mais pessoas estão conscientes da importância do BMS para baterias de armazenamento de energia e centrais eléctricas de armazenamento de energia. No entanto, não se sabe qual o papel do BMS nas baterias de armazenamento de energia.
Quem determina a vida útil das baterias elétricas?
Quais são as utilizações do BMS, porque é que é tão importante para o funcionamento seguro do armazenamento de energia e que grandes mudanças o BMS enfrentará no futuro? Este artigo responderá às perguntas acima e espero que possa ajudá-lo a compreender o BMS em profundidade.
O sistema de gerenciamento de bateria (BMS) é o subsistema central do sistema de bateria de armazenamento de energia que monitora de forma inteligente o carregamento e descarregamento da bateria, proteção de temperatura, equilíbrio de energia e transmissão de informações. É o “cérebro inteligente” da bateria.
As pessoas geralmente se concentram na tendência de preços ou na iteração tecnológica de baterias de armazenamento de energia e na integração do sistema de armazenamento de energia. Porém, do ponto de vista das necessidades de armazenamento de energia, o sistema de gerenciamento de baterias merece mais atenção. Quer se trate de maior segurança ou maior eficiência, o BMS é um elo fundamental.
1. O que é um BMS?
O BMS coleta parâmetros importantes como tensão, corrente, temperatura, etc. da bateria em tempo real para determinar com precisão o estado de saúde, o status de energia e o status de segurança da bateria, garantindo assim a operação segura e confiável do sistema de armazenamento de energia. Em particular, a precisão e a fiabilidade dos dados obtidos pelo BMS determinam a qualidade e a eficiência do funcionamento global do sistema de armazenamento de energia.
2. Vantagens do BMS
Um sistema completo de armazenamento de energia de bateria, comumente referido como BESS, pode ser estrategicamente montado a partir de dezenas, centenas ou até milhares de baterias de íons de lítio, dependendo da aplicação. A tensão nominal desses sistemas pode ser inferior a 20 V ou tão alta quanto 1.500 V, e a faixa de corrente de alimentação da bateria é de até 300 A ou mais.
Qualquer má gestão de baterias de alta tensão pode causar desastres catastróficos que colocam vidas em perigo. Portanto, o BMS é essencial para garantir uma operação segura. Os benefícios do BMS podem ser resumidos da seguinte forma:
(1) Segurança funcional
Isto é particularmente cauteloso e necessário para baterias de íons de lítio de grande porte. Mas é sabido que mesmo os formatos menores usados em laptops podem pegar fogo e causar grandes danos. A segurança pessoal dos usuários de produtos que contêm sistemas de energia de íons de lítio deixa pouco espaço para erros no gerenciamento da bateria.
(2) Vida e confiabilidade
O gerenciamento da proteção da bateria, tanto elétrica quanto térmica, garante que todas as células sejam usadas dentro dos requisitos SOA declarados. Esta supervisão delicada garante o uso seguro da bateria e ciclos rápidos de carga e descarga e, inevitavelmente, produz um sistema estável com potencial para fornecer muitos anos de serviço confiável.
(3) Desempenho e alcance
Gerenciamento de capacidade da bateria BMS, onde o balanceamento entre células é usado para equalizar o SOC de células adjacentes no conjunto da bateria, permitindo que a capacidade ideal da bateria seja alcançada. Sem esta função do BMS para ter em conta as alterações na autodescarga, nos ciclos de carga/descarga, nos efeitos da temperatura e no envelhecimento geral, a bateria pode eventualmente tornar-se inútil. Os parâmetros básicos das baterias de lítio, como SOC, SOH EOH, são oportunos,por favor clique aqui para referência
(4) Diagnóstico, coleta de dados e comunicação externa
As tarefas de supervisão incluem monitoramento contínuo de todas as células da bateria, onde o próprio registro de dados pode ser usado para diagnóstico, mas é frequentemente usado para tarefas de cálculo para prever o SOC de todas as células na montagem. Essas informações são usadas em algoritmos de balanceamento, mas podem ser encaminhadas para dispositivos externos e monitores para indicar a energia residente disponível, estimar o alcance esperado ou o alcance/vida útil com base no uso atual e fornecer o status de integridade da bateria.
(5) Custos reduzidos e garantia
A introdução de um BMS num BESS aumenta os custos e as baterias são caras e potencialmente perigosas. Quanto mais complexo for o sistema, maiores serão os requisitos de segurança e, portanto, maior será a necessidade de supervisão do BMS. No entanto, a proteção e manutenção preventiva proporcionada pelo BMS em termos de segurança funcional, vida útil e fiabilidade, desempenho e autonomia, diagnóstico, etc., garantem que reduzirá os custos globais, incluindo os relacionados com a garantia.
3. Quais são os principais usos do BMS?
(1) Monitoramento e proteção atual
Ao carregar, se a corrente de carga for muito grande, a tensão interna da bateria aumentará rapidamente, o eletrólito da bateria se dissolverá, liberará muito calor e fará com que a temperatura suba. Isso não apenas acelerará o envelhecimento da bateria, mas também fará com que ela inche, vaze, entre em curto-circuito e até mesmo exploda.
O objetivo do monitoramento de corrente é principalmente evitar sobrecorrente. Existem dois limites máximos de corrente para a bateria, um é o valor máximo da corrente contínua e o outro é o pico de corrente instantâneo. A geração de corrente de pico instantânea está relacionada ao estado operacional da bateria de armazenamento de energia. Por exemplo, quando um aparelho de grande carga é iniciado, uma corrente de pico será gerada, e a corrente de pico é obtida através da amostragem em tempo real do sensor.
A corrente contínua é uma corrente acumulada de longo prazo. O BMS pode obtê-lo integrando a corrente durante um período de tempo.
O tamanho atual da bateria é como o fluxo sanguíneo do corpo humano. Se o fluxo for muito grande, a frequência cardíaca será muito rápida e o corpo humano não aguentará, o que causará danos à saúde. Caso a corrente monitorada pelo BMS esteja próxima do limite, é necessário controlar e reduzir a corrente disponível; caso ultrapasse o limite, é necessário desligar a corrente disponível.
(2). Monitoramento e proteção de tensão
Quando o veículo está carregando, o BMS faz uma amostragem da tensão da bateria em tempo real. Quando o valor da tensão monitorada estiver próximo do limite de alta tensão, o BMS solicitará a redução gradual da corrente de carga; quando o limite de alta tensão for atingido, o BMS solicitará o encerramento completo da corrente de carga.
Durante o processo de descarga da bateria de armazenamento de energia, a tensão da bateria muda de alta para baixa. Se a bateria permanecer em estado de baixa tensão por muito tempo, isso causará o crescimento de pequenos cristais ramificados na superfície do eletrodo. Esses cristais farão com que a taxa de autodescarga aumente, o que não só afetará o desempenho da bateria, mas também causará problemas de segurança.
Quando a tensão é monitorada para estar próxima do limite de baixa tensão, o BMS solicitará que a carga principal reduza sua demanda de corrente. Por exemplo, reduza a potência de saída, a corrente de saída, etc. O monitoramento de corrente e tensão pode garantir que a bateria opere dentro da área operacional segura (SOA) formada pelos limites de corrente e tensão.
(3). Monitoramento e proteção de temperatura
O desempenho e a vida útil da bateria serão reduzidos se a bateria for continuamente exposta a calor excessivo. Por exemplo, ao carregar continuamente a uma temperatura de 45°C, a perda de desempenho pode chegar a 50%.
Quando a temperatura estiver muito baixa, a capacidade padrão e a energia restante da bateria também cairão significativamente. A maioria das baterias de íon de lítio não pode ser carregada rapidamente abaixo de 5°C e não deve ser carregada abaixo de 0°C. Porque o fenômeno de galvanoplastia durante o carregamento em baixa temperatura pode causar sérios danos à bateria.
Portanto, o BMS precisa monitorar sempre a temperatura da bateria. Quando a temperatura está muito baixa, precisa ser aquecida; quando a temperatura está muito alta, ela precisa ser resfriada. O aquecimento e o resfriamento são concluídos através do controlador de gerenciamento térmico para fazer com que a bateria funcione na melhor faixa de temperatura possível. (como 30-35°C), que pode proteger o desempenho e prolongar a vida útil.
Uma temperatura muito alta pode facilmente levar à fuga térmica, uma temperatura muito baixa pode fazer com que o processo eletroquímico seja irreversível; uma tensão muito alta pode facilmente levar à sobrecarga, e uma tensão muito baixa pode causar descarga excessiva e curto-circuito nos dendritos da bateria. Existe também uma zona operacional segura entre temperatura e tensão.
(4). Monitoramento e gerenciamento de capacidade
A capacidade restante da bateria é expressa por SOC (State Of Charge), também conhecido como estado de carga. A bateria não pode ser sobrecarregada. Após a sobrecarga, a tensão aumentará rapidamente e a energia extra será convertida em calor, causando danos à bateria.
As baterias de armazenamento de energia são empilhadas conectando várias células de bateria com as mesmas especificações em série e em paralelo. Em teoria, a corrente de carga pode ser interrompida depois que cada célula da bateria estiver totalmente carregada. Mas, na verdade, a taxa de decaimento da capacidade, a resistência de autodescarga e o circuito externo de cada célula da bateria não são exatamente os mesmos, resultando em diferentes taxas de vazamento ou autodescarga.
Nesta situação de desequilíbrio, a bateria superior atingirá antecipadamente o seu limite de carga, ou seja, a corrente de carga será encerrada antes que as outras baterias inferiores sejam carregadas até a capacidade total.
Desta forma, ao descarregar, o tempo de funcionamento da bateria será limitado pela célula de bateria de menor capacidade. A capacidade desequilibrada da bateria causará degradação da bateria, redução do tempo de trabalho e haverá risco de sobrecarga de baterias fracas.
Portanto, o gerenciamento de capacidade deve primeiro equilibrar a bateria, com o objetivo de tornar o SOC de cada célula de bateria adjacente em toda a bateria aproximadamente igual. Para obter informações sobre os perigos e soluções de células desequilibradas em baterias,por favor clique aqui para ler.
4. Três grandes mudanças ocorrerão no BMS no futuro
(1). Conecte BMS e EMS
À medida que os sistemas de armazenamento de energia são incluídos em várias entidades comerciais do mercado de energia, os seus modelos de lucro tornaram-se diversificados, exigindo maiores capacidades de processamento de dados e de previsão para optimizar as receitas.
A integração de BMS e EMS permitirá que os sistemas de armazenamento de energia lidem melhor com fontes de dados complexas e enormes necessidades de gestão de dados. Esta integração não só melhora as capacidades de processamento de dados do sistema, mas também ajuda a prever as tendências dos preços da electricidade e a optimizar as estratégias de carga e descarga da bateria, aumentando assim os benefícios globais do armazenamento de energia. As baterias de armazenamento de energia produzidas pelaPoder Infinitoalcançaram comunicação de dados e integração de BMS e EMS.
(2). Do BMS ao EMS
No mercado industrial e comercial, os sistemas de armazenamento de energia precisam ter gerenciamento de energia de alto nível e capacidades de controle abrangentes para atender às complexas necessidades energéticas e estratégias comerciais.
O surgimento de unidades de controle centralizado integradas BMS+EMS representa a expansão dos sistemas de gerenciamento de armazenamento de energia, desde o simples foco no gerenciamento de baterias até o gerenciamento de todo o sistema de energia. Tal medida pode permitir uma monitorização mais abrangente e estratégias comerciais mais flexíveis, proporcionando soluções energéticas mais eficientes para utilizadores industriais e comerciais. Por exemplo, os usuários de baterias de armazenamento de energia comercial HT ESS (link para a página inicial de armazenamento industrial e comercial) podem alterar automaticamente a estratégia de operação do sistema por meio do sistema de gerenciamento local.
(3). Lançamento de miniaplicativos móveis
Com o desenvolvimento da Internet móvel, os usuários têm uma demanda cada vez mais forte por monitoramento de dados em tempo real e gerenciamento conveniente. Por meio de miniaplicativos móveis, os usuários podem facilmente obter operação de armazenamento de energia e gerenciamento de manutenção "portáteis em um só lugar". Esta capacidade de acesso e operação de dados em tempo real melhora muito a eficiência da operação e manutenção e reduz os custos de operação e manutenção. Além disso, isto também reflecte a tendência de digitalização e inteligência, permitindo aos utilizadores obter informações sobre centrais eléctricas a qualquer hora e em qualquer lugar, de modo a tomar decisões de negócios atempadas e eficazes. Por exemplo, através doPlataforma de nuvem HT, você pode visualizar o status de operação do sistema de armazenamento de energia, status de geração de energia, status de consumo de energia, corrente residual e dados de cada bateria em tempo real.
No geral, estas três mudanças apontam numa direção: armazenamento de energia A BMS está a transformar-se de um simples sistema de gestão de baterias para um serviço de dados e plataforma de gestão de energia mais abrangente e inteligente.
Esta tendência de desenvolvimento não só melhora a eficiência geral do sistema de armazenamento de energia, mas também traz aos usuários uma experiência de usuário mais conveniente, indicando que o futuro da indústria de armazenamento de energia se concentrará mais no gerenciamento inteligente e baseado em dados.
Resumo
Ao contrário do caminho extremamente lotado de integração de sistemas de armazenamento de energia, as empresas BMS são relativamente escassas. Como terminações nervosas do sistema de armazenamento de energia, a BMS é responsável por melhorar os dois principais desempenhos de segurança e economia de armazenamento de energia. Em particular, a precisão e a fiabilidade dos dados obtidos pela BMS determinam a qualidade e a eficiência do funcionamento global do sistema de armazenamento de energia.INFINITEPOWER HTcontinua a aumentar o investimento em I&D, concebendo e desenvolvendo um BMS estável e de alta precisão, e interoperando com o sistema EMS, proporcionando grandes garantias para o funcionamento seguro, inteligente e eficiente de centrais de armazenamento de energia.
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