استكشاف تقنية BMS لبطارية الليثيوم ذات العجلتين

استكشاف تقنية BMS لبطارية الليثيوم ذات العجلتين

الاستبدال الجزئي لبطاريات الرصاص الحمضية ببطاريات الليثيوم هو اتجاه ، وقد تشكل إجماع تدريجي. خاصة في مجال الدراجات الكهربائية ، حيث اتخذ المعيار الوطني الجديد للدراجات الكهربائية قرارات فنية ، بدأت بطاريات الليثيوم في تسريع دخولها. ارتفع طلب السوق على الدراجات الكهربائية بقوة. هذا النوع من صدى السياسات مع السوق جلب مساحة سوق جديدة ضخمة لبطاريات الليثيوم.

سيؤدي استبدال بطاريات الرصاص الحمضية ببطاريات الليثيوم إلى تغييرات كبيرة في نمط العرض والطلب الحالي في السوق ، ليس فقط على جانب المنتج والتكنولوجيا ، ولكن أيضًا على نظام سلسلة التوريد بأكمله ، ونموذج الأعمال ، ونموذج التشغيل.

فيما يلي مشاركة للموضوع" ؛ مناقشة حول تقنية BMS لبطارية ليثيوم السيارة ذات العجلتين" ؛ قدمه الدكتور يانغ ، المدير العام لشركة FIRSTEK.

FIRSTEK هي مؤسسة متخصصة في R& ؛ D ، وإنتاج وابتكار تكنولوجيا منصة نظام إدارة البطارية وتكنولوجيا البيانات الضخمة للبطارية. تستخدم المنتجات بشكل أساسي في الصناعة المدنية ومصادر طاقة تخزين الطاقة في محطات الطاقة ، وعجلات كهربائية نقية ذات عجلتين أو ثلاث عجلات ، والروبوتات المساعدة ، ومجالات إمداد الطاقة العسكرية. في الوقت الحاضر ، تم تصدير بعض المنتجات إلى أوروبا وأمريكا ودول أخرى. في وقت مبكر من بداية عام 2018 ، بدأت FIRSTEK في تخصيص وتطوير لوحات حماية ذكية لسوق حزمة البطاريات المشتركة ذات العجلتين ، وتم اتباع الدُفعات تدريجياً. تم استخدام أكثر من 100000 مجموعة من المنتجات في محطات السوق.

الجانب الأول هو الوضع الحالي للصناعة. في الوقت الحاضر ، تشتمل البطاريات ذات العجلتين بشكل أساسي على اتجاهين: أولاً ، تغيير حمض الرصاص إلى سوق بطاريات الليثيوم ؛ ثانيًا ، سوق بطاريات الليثيوم. في تغيير حمض الرصاص إلى بطارية الليثيوم ، يتم استخدام واجهة المنتج الأصلية على شكل المنتج. يعتمد منتج BMS على حل لوحة حماية الأجهزة الخالصة. من الصعب تحقيق وظائف الاتصال. في نفس الوقت ، من السهل الاشتعال أثناء الاستخدام ، ويستغرق وقتًا طويلاً. تسبب في تلف الموصل. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لعدم احتوائها على وظيفة الاتصال ، لا يمكن لوحدة التحكم الاتصال بحزمة البطارية ، ولا يمكن للمركبة تحقيق تشغيل محدود للطاقة. فيما يتعلق ببطاريات الليثيوم ، فإن معظم واجهات BMS لها وظائف اتصال ويمكن استخدامها للتواصل مع وحدات التحكم والعدادات. بشكل عام ، لا يمكن فقط عرض معلومات التيار والجهد والخطأ على العداد. في الوقت نفسه ، من خلال تفاعل المعلومات بين BMS ووحدة التحكم ، يمكن تحقيق تعديل طاقة الخرج ، والتفاعل مع البيانات ، وما إلى ذلك ، مما يحسن بشكل كبير الأداء العام للسيارة. عادة ما يستخدم هذا النوع من المركبات منتجات لوحة الحماية الذكية.

في الجانب الثاني ، سنقدم تقنية التنبيه للوحة الحماية الذكية. تبدو السيارات الكهربائية ذات العجلتين بسيطة ، لكن سيناريوهات التطبيق الفعلي أكثر تعقيدًا من السيارات. بعد ذلك ، سأقدم مبادئ وسيناريوهات التطبيق للعديد من طرق التنبيه:

1. التبديل للاستيقاظ. من خلال الواجهة الإضافية على الواجهة ، يتم استخدام حالة التبديل بين العقدتين للسماح للوحة الحماية الذكية بالتعرف على حزمة البطارية على السيارة أو الشاحن وأثناء النقل. الميزة الأكثر وضوحًا هي أنه يمكن وضع حزمة البطارية على الأرض أو أثناء النقل لضمان عدم شحن واجهة الخط الرئيسي لحزمة البطارية ، وهو أمر ذو فائدة كبيرة لسلامة البطارية. إذا لم يكن لدى BMS وظيفة التعرف ، فمن المحتمل أن يتسبب P الموجب والسالب P لحزمة البطارية في مخاطر تتعلق بالسلامة عند شحن البطارية دائمًا. من خلال أبسط وظيفة إيقاظ التبديل ، يمكنها بسهولة حل مشكلة شحن الواجهة. في الوقت نفسه ، يمكنه أيضًا حل وظيفة الشحن المسبق للتشغيل ، وتجنب اشتعال حزمة البطارية بسبب عملية الشحن.

2. تحميل الاستيقاظ. يرتبط هذا التطبيق بالتحميل الخلفي. بشكل عام ، يتم استخدام P إيجابي و P سلبي لاكتشاف ما إذا كان للجهة الخلفية حمولة لتحديد ما إذا كانت في حالة السيارة لإيقاظ نظام الإدارة. هذه الوظيفة سهلة التنفيذ ، ولكن هناك المزيد من الاعتبارات في التطبيقات العملية. إنه ليس كشفًا بسيطًا للحمل ، فقط بعد الاستيقاظ ، لأنه لا يوجد إدخال إشارة آخر ، لذلك يمكن لـ BMS اكتشاف وقت إيقاظه ، لكن من المستحيل اكتشاف معلومات إزالة الحمولة من السيارة. إذا كنت تريد معرفة هذه المعلومات ، فأنت بحاجة إلى طرق إيقاظ أخرى مقترنة بطريقة الاستيقاظ هذه ، وإلا فإن وظيفة تحميل الاستيقاظ وحدها لا يمكنها تحقيق نوم منخفض الطاقة. .

3. الاستيقاظ بعد الخروج. يشير هذا إلى الاستيقاظ بواسطة تيار التفريغ. يتم استخدام تنبيه الحمل المذكور سابقًا لاكتشاف ما إذا كان هناك حمل. يشير تنبيه التفريغ إلى الاستيقاظ من خلال الكشف عن حجم تيار التفريغ. بشكل عام ، يتم وضع البطارية في السيارة. بقدر ما يتعلق الأمر بالدراجة الكهربائية ، على الرغم من عدم استخدام المستخدم لمدة أسبوع أو أسبوعين ، إلا أن البطارية موصولة دائمًا بالسيارة. في هذه الحالة ، سيتسبب استهلاك الطاقة في نظام إدارة المباني نفسه عندما يتم شحن البطارية بالكامل ، فإنها تدوم حوالي 40 يومًا على الأكثر. لكي نتمكن من إطالة وقت الاستخدام ، سنقوم ببعض أعمال النوم ، على سبيل المثال ، كم من الوقت تذهب السيارة للنوم إذا لم يتم استخدامها ، وكيف تستيقظ مع BMS بعد دخول حالة النوم؟ في هذا الوقت ، يمكن استخدام الوضع الحالي للاستيقاظ.

4. استيقظ عند الشحن. يتم إيقاظ BMS بواسطة خرج الجهد بواسطة الشاحن. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن شاحن الشحن والاستيقاظ لا يمكن أن يكون نوع سيارة الركاب التي تحتاج إلى تبادل البيانات قبل إخراج جهد الشحن. يتطلب إيقاظ الشحن أن تكون طريقة عمل الشاحن&هي توفير جهد شحن لإيقاظ BMS ، ثم نقله إلى عملية الشحن العادية بعد تبادل البيانات. أكبر ميزة لوظيفة الاستيقاظ هذه هي: تؤدي طاقة البطارية غير الكافية إلى انخفاض الجهد ، ولا يمكن لنظام إدارة المباني أن يعمل تلقائيًا. بعد الاستيقاظ عن طريق الشحن ، يمكن أن يعمل نظام إدارة المباني بشكل طبيعي. هذه الطريقة مفيدة للغاية لحماية انخفاض الجهد. ولكن من أجل الشحن بشكل أكثر منطقية ، نوصي عمومًا أنه عندما يقوم العملاء بذلك في هذا المكان ، يجب أولاً السماح للشاحن بالمرور من خلال شحن محدود للتيار الحالي ، ثم التبديل إلى الشحن الحالي العادي بعد التفاعل مع بيانات الشاحن.

5. إيقاظ الاتصالات. يشير بشكل عام إلى إيقاظ نظام إدارة المباني من خلال اتصال البيانات. في مشروع الدراجة البخارية الكهربائية ذات العجلتين التي اتصلنا بها ، من اتصال 485 منخفض التكلفة إلى اتصالات CAN الشائعة الحالية ، من الشائع أيضًا إيقاظ نظام إدارة البطارية (BMS) من خلال طرق الاتصال هذه.

6. الاهتزاز يستيقظ. إنها طريقة للاستيقاظ عن طريق إضافة مستشعر اهتزاز إلى نظام إدارة المباني. بشكل عام ، BMS من السهل القيام بالنوم. من أجل توفير الطاقة على الدراجة النارية الكهربائية ، ستدخل BMS تلقائيًا في وضع السكون وفقًا لإستراتيجية معينة ، ولكن تحت أي ظروف ستستيقظ؟ إذا تم استخدام طريقة تنبيه عالية الحالية ، فإن تكلفة التصميم مرتفعة نسبيًا في الواقع ، وتكون المؤشرات الفنية أيضًا صعبة نسبيًا. يمكن أيضًا تحقيق طريقة بسيطة من خلال تنبيه الاهتزاز.

7. افتح الغطاء للاستيقاظ. يشير بشكل أساسي إلى استخدام حزمة البطارية المعبأة لتسجيل الأحداث غير الطبيعية عند فتحها بشكل غير طبيعي. توجد هذه الميزة عادةً في حزم البطاريات الصغيرة. تم تجهيز الأقفال الإلكترونية لدراجات Mobike و OFO بهذه الوظيفة ، وذلك بشكل أساسي لمنع المستخدمين من إساءة استخدام المنتج أو فتح غطاء المنتج دون إذن. يتم تحقيق الاستيقاظ عند فتح الغطاء بشكل عام باستخدام مستشعر الضوء. عادة ، يتم تثبيت BMS داخل حزمة البطارية بدون ضوء. يمكن لنظام BMS أن يدرك وظيفة الاستيقاظ عند فتح الغطاء عن طريق اكتشاف التغيرات في الضوء.

8. الاستيقاظ عن بعد. تعني هذه الوظيفة أن المستخدم يدرك وظيفة التنبيه لـ BMS عن طريق إضافة وحدة بيانات عن بعد. تستخدم عادة للتأجير بعجلتين. أثناء عملية التأجير ، لا يدفع المستخدم في الوقت المحدد وفي الموعد المحدد. يمكن للمشغل قفل حزمة البطارية عن بُعد ، وسيدخل نظام إدارة المباني أيضًا في حالة السكون. في هذه الحالة ، يمكن لنظام إدارة المباني استخدام التنبيه عن بُعد لتحقيق الغرض من إعادة الاستخدام. من ناحية أخرى ، عندما لا يتم استخدام البطارية لفترة طويلة ، مثل وضعها في زاوية من قبل العميل ، في هذه الحالة ، يمكن إيقاظ BMS عن بُعد للعثور على حزمة البطارية وحالة حزمة البطارية يمكن مراقبتها عن بعد ، ويمكن نقل الحالة الحالية إلى الخادم لتجنب إهدار موارد حزمة البطارية والإفراط في تفريغ البطارية بسبب التخزين طويل الأجل.

الجزء الثالث هو حساب SOC للمركبات ذات العجلتين. في الواقع ، يعتبر هذا الجانب موضوعًا ساخنًا نسبيًا في سيارات الركوب ، وهو أكثر صعوبة من حيث استخدام العجلتين منه في سيارات الركاب ، لأن حالة الإساءة أكثر تعقيدًا. يتضمن حساب SOC بشكل عام الطرق التالية: أولاً ، طريقة تكامل الأمبير ؛ ثانيًا ، إعادة التعيين إلى استراتيجية المعايرة الكاملة ؛ ثالثًا ، معايرة OCV ؛ الرابع ، التعويض الديناميكي والمعايرة.

فيما يلي قائمة بالعوامل الشائعة التي تؤثر على حساب SOC في استخدام العجلتين.

في تطبيق المركبات ذات العجلتين ، تم تسليط الضوء على المشكلة بسبب خطأ SOC الناتج عن استخدام الشحن الضحل والتفريغ الضحل. يستخدم معظم المستخدمين حزمة البطارية بعد شحنها بالكامل. ومع ذلك ، عند استخدام العجلتين ، فغالبًا ما يتم إعادة شحنها عند انقطاع التيار الكهربائي ، وتقريبًا الركوب بعيدًا عند الشحن. بشكل عام ، لا يمكن شحن حزمة البطارية بالكامل ، خاصة في تطبيقات تبديل البطارية المشتركة. على سبيل المثال ، عندما يستخدم الركاب السريعون حزم بطاريات مشتركة ، من أجل ضمان النقل المريح ، فسوف يتحولون إلى حزمة بطارية ذات سعة أكبر عندما يرون خزانة البطارية ، مما يؤدي إلى بقاء البطارية دائمًا في حالة ضحلة و تصريف ضحل. تأثير خطأ SOC للمركبة ذات العجلتين كبير نسبيًا.

ثانيًا ، تأثير درجة الحرارة المحيطة ومعدل التفريغ على سعة البطارية GG. تتميز الدراجات النارية الكهربائية بدرجة حرارة عالية وظروف درجة حرارة منخفضة أثناء القيادة. هذه الظروف لها تأثير أكبر على البطارية نفسها. بصفتنا BMS ، فإن البيانات الأصلية التي يمكننا مراقبتها هي الجهد والتيار ودرجة الحرارة ومعلومات أخرى ، ولكن لا توجد طريقة للتحكم في البطارية. لا تتحلل سعتها الخاصة ، وبالتالي فإن البيئة الخارجية وعادات الاستخدام للركاب المختلفين لها تأثير كبير على سعة بطارية GG.

ثالثًا ، عمر دورة البطارية. نظرًا لأن تكلفة استخدام البطاريات للمركبات ذات العجلتين أقل من تكلفة سيارات الركاب ، فإن دورة حياة البطاريات للمركبات ذات العجلتين تكون عمومًا أقصر من تكلفة سيارات الركاب. لذلك ، تحتاج الشركات المصنعة المختلفة إلى الانتباه إلى دورة حياة البطاريات وفقًا لنماذج مختلفة ومجموعات عملاء مختلفة.

رابعا ، عدم تناسق البطاريات. نظرًا لأن سعة حزمة بطارية السيارة ذات العجلتين ليست كبيرة جدًا بشكل عام ، ولكن طاقة الشحن والتفريغ ليست صغيرة جدًا ، فمن السهل نسبيًا ظهور اتساق جوهر البطارية. خاصة بعد نصف عام وسنة ، سيكون هناك فرق كبير في جهد خلية البطارية ، مما سيؤثر بشكل خطير على تقدير SOC.

خامساً ، تأثير دقة اكتساب التيار والجهد BMS على تقدير SOC. تحتاج BMS إلى الحصول على بعض بيانات حزمة البطارية الأولية لتقدير SOC. ومع ذلك ، في BMS للمركبة ذات العجلتين ، من أجل تلبية متطلبات العميل منخفضة التكلفة&# 39 ؛ s لـ BMS بشكل أفضل ، يجب التخلي عن بعض الدقة في بعض الأحيان. ولكن ما مقدار الدقة التي يجب تقليلها؟ هذا يحتاج أيضًا إلى النظر في درجة التأثير على SOC.

من ناحية أخرى ، فإن استهلاك الطاقة لنظام إدارة المباني نفسه له تأثير أكبر على تقدير SOC. بالنسبة لتطبيقات BMS في مجال السيارات ، يمكن أن تحقق BMS صفر استهلاك للطاقة بعد إيقاف تشغيل المفتاح. بمجرد إيقاف تشغيل الطاقة ذات الجهد المنخفض ، سيتم إيقاف تشغيل BMS دون استهلاك الطاقة. ولكن في المنتجات منخفضة الطاقة ، ليس من السهل تحقيق استهلاك الطاقة الصفري BMS.

ينقسم نوم BMS عمومًا إلى نوم عميق ونوم ضحل. عند الدخول في نوم عميق ، يمكن أن يكون أقل من 20 مللي أمبير. إذا قمت بالحساب وفقًا لتيار استهلاك الطاقة البالغ 10 مللي أمبير ، فستجد أن طاقة البطارية تبلغ حوالي 40- بعد وقت طويل. حوالي 50 يومًا ، يتم استهلاك حزمة البطارية بشكل أساسي. لذلك عندما نحسب SOC ، نحتاج إلى تضمين استهلاك الطاقة لـ BMS نفسه.

الجانب الرابع هو البنية التحتية الجديدة للدراجات ذات العجلتين. منصة الخدمة للمركبة ذات العجلتين هي منصة مراقبة البيانات عن بعد. في الوقت الحاضر ، يتم إجراء المزيد من أعمال جمع البيانات وجمعها. من الضروري أيضًا تقدير SOH لخلية البطارية وحزمة PACK ، والتي يمكن أن توفر تحذيرًا مبكرًا للمستخدم ، وتجنب البطارية ، وهناك تأثيرات ضارة على استخدام المستخدم&# 39 ؛ s.

في الواقع ، وجدنا مشكلة في المشروع الذي اتصلنا به من قبل ، ونحتاج إلى طرح متطلبات مختلفة لوظيفة نقل البيانات عن بُعد وفقًا لسيناريوهات الاستخدام المختلفة. على سبيل المثال ، فيما يتعلق بسيارات الركاب ، وحدت الدولة لاحقًا اقتراح تحميل البيانات إلى منصة البيانات الضخمة للإشراف الموحد ، ولكن بالنسبة لتطبيق الدراجات النارية الكهربائية ذات العجلتين ، فهل وظيفة نقل البيانات عن بُعد ضرورية حقًا؟ نحن نعلم أن وظيفة نقل البيانات عن بُعد ستزيد التكلفة. لن يعمل مشغلو الاتصالات الحاليون ببطاقة 2G في المستقبل القريب. بالإضافة إلى الاستهلاك العالي للطاقة لوحدة 4G ، فإن التكلفة مرتفعة نسبيًا أيضًا مقارنة بتكلفة حزمة بطارية صغيرة السعة. بمعنى آخر ، تكلفة تثبيت وحدة نقل البيانات عن بُعد مرتفعة للغاية. يقوم بعض العملاء بزيادة الغرض من نقل البيانات عن بُعد لمنع فقدان حزم البطاريات. ومع ذلك ، بعد عام أو عامين من الإحصائيات ، تبين أنه حتى إذا تم دفع قيمة حزمة البطارية المفقودة مباشرةً ، فإنها لا تزال أقل من تكلفة إضافة وحدة تحكم عن بُعد لكل حزمة بطارية. لذلك ، فإن إضافة وظائف نقل البيانات عن بُعد في مجال المركبات ذات العجلتين ليست ذات مغزى في الوقت الحالي.

شكرا لكم جميعا!