Ανάλυση τάσεων του κλάδου του συστήματος διαχείρισης μπαταριών (BMS)
Παγκόσμια αγορά συστημάτων διαχείρισης μπαταριών τάσεις και προοπτικές εφαρμογής 2023-2024
Ορισμός και βασικές λειτουργίες συστήματος διαχείρισης μπαταρίας (BMS)
Το σύστημα διαχείρισης μπαταριών (BMS) είναι ένα ηλεκτρονικό σύστημα που χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση και διαχείριση της απόδοσης των μπαταριών και ο κύριος στόχος του είναι να εξασφαλίζει την ασφαλή λειτουργία των μπαταριών,να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής τους και να βελτιώνουν την αποδοτικότητα της χρήσης ενέργειας.
Παρακολούθηση κατάστασης μπαταρίας
Αξιολόγηση σε πραγματικό χρόνο παραμέτρων της μπαταρίας, όπως τάση, ρεύμα, θερμοκρασία κ.λπ., για την αξιολόγηση της κατάστασης υγείας (SOC) και της εναπομείναντος ζωής (SOH) της μπαταρίας.
Έλεγχος φόρτισης και εκφόρτισης
Ελέγξτε με ακρίβεια τη διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης σύμφωνα με την κατάσταση της μπαταρίας και την εξωτερική ζήτηση, ώστε να αποφεύγεται η υπερφόρτιση ή η υπερφόρτιση και να παρατείνεται η διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
Εξισορροπημένη διαχείριση
Εξισορρόπηση της διαφοράς τάσης μεταξύ των κυψελών της μπαταρίας με ενεργό ή παθητικό τρόπο για την αποφυγή υπερφόρτισης ή εκφόρτισης των μεμονωμένων κυψελών της μπαταρίας.
Θερμική διαχείριση
Παρακολουθεί τη θερμοκρασία της μπαταρίας και διατηρεί την κατάλληλη θερμοκρασία λειτουργίας μέσω μέτρων διάλυσης της θερμότητας ή θέρμανσης για να εξασφαλίσει σταθερή απόδοση της μπαταρίας.
Προστασία ασφαλείας
Ο καθορισμός πολλαπλών μηχανισμών προστασίας (όπως προστασία από υπερστροφή, υπερτάσεις, βραχυκυκλώματα) για την έγκαιρη λήψη μέτρων για την πρόληψη της βλάβης της μπαταρίας υπό μη φυσιολογικές συνθήκες.
Καταγραφή δεδομένων και επικοινωνία
Καταγράφουν ιστορικά δεδομένα λειτουργίας της μπαταρίας και ανταλλάσσουν δεδομένα με άλλα συστήματα μέσω επικοινωνιακής διεπαφής για την επίτευξη τηλεχειρισμένης παρακολούθησης και διαχείρισης.
Τρέντες της βιομηχανίας συστημάτων διαχείρισης μπαταριών 2023-2024
Βαθιά ενσωμάτωση της τεχνητής νοημοσύνης και της μηχανικής μάθησης
- Τα συστήματα διαχείρισης μπαταριών (BMS) πραγματοποιούν προγνωστική συντήρηση και προσαρμοστικό έλεγχο μέσω τεχνολογιών τεχνητής νοημοσύνης και μηχανικής μάθησης.Οι αλγόριθμοι που βασίζονται στην βαθιά μάθηση μπορούν να προβλέψουν με μεγαλύτερη ακρίβεια την κατάσταση υγείας (SOH) και την εναπομείναντα χωρητικότητα (SOC) της μπαταρίας, και ορισμένοι κατασκευαστές αυτοκινήτων έχουν λανσάρει BMS με δυνατότητες αυτομάθησης που μπορούν να προσαρμόζουν δυναμικά τις στρατηγικές διαχείρισης με βάση τις οδηγικές συνήθειες και τις περιβαλλοντικές συνθήκες.
- Η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί επίσης να βελτιστοποιήσει τις στρατηγικές φόρτισης και εκφόρτισης για να παρατείνει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας κατά περισσότερο από 20%.το BMS θα υποστηρίζει την ευφυή διάγνωση και τη λήψη αποφάσεων για ολόκληρο τον κύκλο ζωής της μπαταρίας.
Πρωτοποριακή εφαρμογή της ασύρματης τεχνολογίας BMS
- Οι τεχνολογίες ασύρματης επικοινωνίας (π.χ. Zigbee, Bluetooth) αντικαθιστούν σταδιακά τις παραδοσιακές συνδέσεις καλωδίωσης, μειώνοντας την πολυπλοκότητα του συστήματος και αυξάνοντας την ευελιξία.Η υιοθέτηση του ασύρματου BMS από την Wuling Automobile μείωσε τον αριθμό των συστοιχιών παρακολούθησης κατά 90%, και μειώθηκε σημαντικά το ποσοστό αποτυχίας μέσω της ασύρματης παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο της κατάστασης των κυψελών μπαταρίας.
- Επιπλέον, το ασύρματο σύστημα BMS υποστηρίζει την απομακρυσμένη παρακολούθηση και αναβαθμίσεις OTA, είναι κατάλληλο για κατανεμημένα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας,και μπορεί να ενσωματωθεί με την πλατφόρμα cloud για την επίτευξη παγκόσμιας βελτιστοποίησης των δεδομένων μπαταρίας.
Πολυδιάστατες καινοτομίες στην τεχνολογία διαχείρισης θερμότητας
Ως απάντηση στον κίνδυνο θερμικής διαφυγής σε μπαταρίες υψηλής ενεργειακής πυκνότητας, η τεχνολογία θερμικής διαχείρισης του BMS έχει εξελιχθεί προς την ενεργό πολυδιάστατη διάχυση θερμότητας.Τυπικές περιπτώσεις περιλαμβάνουν::
- Συνδυασμός υλικών αλλαγής φάσης και υγρής ψύξης: π.χ.το πρόγραμμα εξαφάνισης θερμότητας υγρού πλακέτας ψύξης + αλλαγή φάσης υλικού που αναπτύχθηκε από την Ningde Times μπορεί να ελέγξει τη διαφορά θερμοκρασίας της μπαταρίας εντός ±2 °C.
- Σχεδιασμός βιονικής δομής: Το δίκτυο 3D διάσπασης θερμότητας μελιού της Wuling βελτιώνει τον ρυθμό ροής του ψυκτικού και υποστηρίζει τη σταθεροποίηση της θερμοκρασίας υπό συνεχή γρήγορη φόρτιση.
- Τεχνολογία διαχωρισμού θερμότητας και ισχύος: Μετατρέπει την καύση απόβλητης θερμότητας σε ενέργεια θέρμανσης καμπίνας για τη βελτιστοποίηση της χειμερινής υποβάθμισης.
Η δημοτικότητα της μονωτής και κατανεμημένης αρχιτεκτονικής
- Οι αρθρωτές τοπολογίες, όπως η λύση chip MC33771 της NXP, είναι οι πιο γρήγορα αναπτυσσόμενες αρχιτεκτονικές BMS λόγω της υψηλής υπολογιστικής τους ισχύος, της ασφάλειας και της έλλειψης περίπλοκων συστοιχιών καλωδίωσης.Διανεμημένες αρχιτεκτονικέςΟι συσκευές αυτές είναι ιδιαίτερα κατάλληλες για συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας και για μπαταρίες εμπορικών οχημάτων.
- Για παράδειγμα, η Ningde Times χρησιμοποιεί ένα κατανεμημένο BMS για την απομόνωση σφαλμάτων σε χιλιοστά του δευτερολέπτου στα έργα αποθήκευσης ενέργειας.
Διασυστημική ολοκλήρωση και αλληλεπίδραση οχήματος-σύνολο (V2G)
- Το BMS ενσωματώνεται βαθιά με τα συστήματα κίνησης και διαχείρισης ενέργειας των οχημάτων για να σχηματιστεί μια ολοκληρωμένη πλατφόρμα διαχείρισης ενέργειας.Το BMS της Tesla συνδέεται με τον ελεγκτή του οχήματος (VCU) για να προκαθορίσει την ισχύ παραγωγής της μπαταρίας με βάση τα δεδομένα πλοήγησης.
- Εν τω μεταξύ, η τεχνολογία Vehicle-to-Grid (V2G) πραγματοποιεί αμφίδρομη ανταλλαγή ενέργειας στο δίκτυο μέσω BMS,όπως ο σταθμός ανταλλαγής ενέργειας της Azera που τροφοδοτεί την περιττή ενέργεια πίσω στο δίκτυο για τη βελτίωση της σταθερότητας του δικτύου.
Η τεχνική πρόκληση
- Προσαρμοσιμότητα στη μπαταρία στερεής κατάστασης: Τα υφιστάμενα BMS έχουν δυσκολία προσαρμογής στα νέα χαρακτηριστικά της μπαταρίας στερεής κατάστασης.
- Πολυχημική συμβατότητα: Διαφορετικά υλικά μπαταριών απαιτούν διαφοροποιημένες στρατηγικές διαχείρισης.
- Ασφάλεια δικτύου: πρόληψη της παραβίασης δεδομένων BMS και κακόβουλων επιθέσεων