BMS如何提升电池寿命和性能？
BMS如何提升电池寿命和性能？
BMS 任务包括电压和电流控制, 热管理解决方案, 防火, 和网络安全. 在本文中, 我们解释了与电池相关的主要风险以及 BMS 可以克服这些风险的方法.
BMS 的电池保护
可充电电池是 BMS 的基石. 该组件相当复杂和敏感，需要注意和小心处理. BMS 可以做到这一点. 它的所有功能都旨在在尽可能长的时间内充分利用电池.
因此, 通过检查充电状态和健康状态, BMS 可以延长电池寿命及其性能. 通过估计能量状态和功率状态并平衡电池组内的电池, 它可以充分利用电池的潜力和, 因此, 您的电池储能系统.
根据组成, 电池可能对不稳定的环境相当敏感. 超过限制对于电池来说可能是至关重要的，并可能导致其下降和过早死亡。此外, 电池的挤压可能对其用户造成伤害. 例如, 在某些情况下，锂基电池因其易燃性和爆炸性而臭名昭著.
设备齐全, BMS 可以预测潜在危险并保护电池和用户. 完善的 BMS 具有防止短路的电池安全系统, 接地故障, 和热失控. 因此, BMS 安全系统提供安全的数据传输并保护您的电池存储系统免受未经批准的使用.
具有实时操作系统的 BMS 可立即对所有变化或威胁做出反应, 因此有助于避免过早更换电池和昂贵的维修.
在本文中, 我们特别关注锂离子 (锂离子) 电池. 这种类型的电池需要小心处理, 因为它对极端温度很敏感, 过度充电, 并且不断缺乏充电. BMS 可以提供这样的治疗.
电压 & 电流控制
控制电池的电流和电压, 您必须在充电时提供过流和过压保护，并在电池放电时避免欠压.
- 挑战: 每种电池类型都有建议的电流和电压
充电和放电限制. 超过这些参数会导致氧化和短路，从而损坏电池并缩短其使用寿命. 在最坏的情况下, 可能是爆炸, 火, 和触电.
- 建议措施: 向细胞中添加足够的传感器允许
BMS 拥有数据并对其进行分析以采取进一步行动.
因此, 该系统可以控制电流, 电压, 和充电状态, 与电压相关. 如果与允许值有偏差, BMS 可以使用断路器断开电路并停止为电池充电.
BMS 可以警告用户电池可能出现的问题. 在这种情况下, 系统将发送警报或推送通知并显示在设备面板上.
管理系统, 以及充电器, 可采用恒压/恒流充电方式进行过流过压保护. 思路如下:
您以恒定电流为电池充电，直到电池达到一定的电压水平. 然后在电流下降时以恒定电压为电池充电. 当电流具有最低可能值时充电结束.
您可以在 BMS 的软件和硬件级别安装电压和电流监控. 以下是我们用于工业 BMS 解决方案的基本硬件示例:
- 电流和电压互感器
- 一个放大器和一个带有电阻分压器的缓冲器，用于增加输出电流和电压的值
- 将电流和电压值转换为数字信号的模数转换器
- 一个微控制器 (单片机) 用于读取信号
设计保护电路时, 你必须要小心. 额外的电子设备不仅会增加 BMS 成本，还会增加内阻并降低电池的功率.
热管理
热管理是 BMS 最重要的锂离子电池安全预防措施之一. 它包括电池温度控制和加热处理, 冷却, 和空调
- 挑战: 高效的锂离子电池易受攻击. 锂是一种
非常活泼和易燃的金属，当它与水和空气接触时会立即燃烧.
即使是温度的轻微升高或对电池的轻微损坏也可能导致热失控和短路, 导致爆炸和火灾.
这就是为什么电池热管理对于基于锂离子的解决方案极为重要. 电池可接受的温度为:
32˚F 至 113˚F (0˚C 至 45˚C) 用于充电
–4˚F 至 140˚F (–20˚C 至 60˚C) 用于卸货
32˚F 至 68˚F (0˚C 至 20˚C) 用于存放
- 建议措施: BMS 的电池热管理
系统可以检查温度是否在限制范围内. 测量电池内部和周围的温度, 你可以使用温度传感器或热敏电阻——半导体热敏电阻.
BMS 发现与某些值的偏差并立即采取措施以节省电池.
例如, BMS可以应用热敏电阻和温度保险丝来保护电池在工作过程中不会过热. 如果温度升高得太高，它们将打开电路并断开电池.
大多数最新的 BMS 使用负温度系数 (NTC) 热敏电阻. 它们非常容易接受，可以高速准确地检测电阻的任何变化.
热 BMS 在充电和放电时将注意力集中在锂电池上. 首先也是最重要的, 它应该跟踪内部电池的温度，以保护其免受热失控和点火.
此外, 它必须保护电池免受不利环境条件的影响. 锂离子电池对温度下降非常敏感. 您应该在特定温度下对它们进行充电或放电. 超过限制可能导致电池老化, 断电, 并完全停止.
热管理系统可应对任何紧急情况. 它使用电池冷却调节温度或关闭充电器; 粉丝; 或加热, 通风, 和空调 (暖通空调) 系统.
BMS 中实现的另一个功能是散热. 该系统使用它来去除电池中电化学反应产生的多余热量. 该方法包括空气和液体冷却和对流.
除了电池, 您需要确保 BMS 解决方案中涉及的电子设备的热管理. 适当数量的热敏电阻和恒温器可以保护系统和用户免受潜在的热危害.
防火
发生火灾的可能性很低, 但有时最坏的情况会发生. 如果电池发炎, 系统应立即提醒您并采取必要措施将其缩短. 如果无法避免电池过热, 确保您的 BMS 具有防火系统.
- 挑战: 火灾是锂电池最严重的威胁之一
BESS.这就是为什么您必须牢记这项技术的易燃性并采取一切必要措施来防止可能出现的问题.
然而，您的电池可能会因制造缺陷而着火.
电池包和电池极板的缺陷会导致内部短路，从而产生火花, 抽烟, 和火焰.
- 建议措施: 最好检查一下电池
使用前的工厂缺陷. 必须对电池及其包装进行详细检查, 成分, 和建设.
正确安装, 用法, 维护, 和存储也可以降低电池起火的风险. 在电流范围内行动, 电压, 和温度限制可以防止您的锂离子电池过热和着火.
您可以保护自己和您的 BMS 免受烟雾侵害, 火, 通过建立可靠的防火系统和有毒气体.
烟雾探测器可以解决问题. 使用 BMS 可以迅速检测电池燃烧并连接到电池冷却和灭火系统.
火灾处理方法取决于电池大小和点火规模. 手机或笔记本电脑等小型电池需要放置泡沫灭火器或 ABC 干粉以进行防火. 水通常用于较大的火灾, 但它必须是大量的自来水来冷却电池并去除电池分解产生的氧气.
电池系统越复杂, 它应该具有的防火越复杂.
网络安全
保护电池免于耗尽并不是 BMS 可以解决的唯一问题. 没有人希望他们的系统遭受攻击或数据被盗.
- 挑战: 很多 BMS 都是物联网解决方案. 互联网连接
使用户能够远距离观察和控制他们的系统. 在这种情况下, 总是存在损害信息隐私和统一性的风险. 因此, BMS 也容易受到网络攻击.
系统需要强大的 BMS 安全功能来抵御可能对电池和相应 BMS 模块造成损害的未经授权的访问和恶意行为.
- 建议措施: 通过执行各种不同的操作来保护您的系统
保障过程.
第一的, 确保只有授权用户才能访问和管理系统. 去做这个, 您可以添加具有唯一密码和/或其他身份验证方法的用户识别系统.
为了数据统一和安全, 你的通信协议应该有强大的加密机制. 这样, BMS 可以维护元素之间的任何交互，同时保持 BMS 及其用户的机密性.
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