BMS vs PCM: Κεντρικές διαφορές και συνέργειες στην προστασία των μπαταριών λιθίου

Στα συστήματα μπαταριών λιθίου, το σύστημα διαχείρισης μπαταρίας (BMS) και η μονάδα κυκλώματος προστασίας (PCM) είναι δύο βασικοί τύποι τεχνολογιών προστασίας, οι οποίες έχουν σημαντικές διαφορές στη λειτουργική ιεραρχία,Η παρούσα εργασία αναλύει λεπτομερώς πέντε πτυχές: ορισμό, λειτουργία, ιεραρχική σχέση, βασικές διαφορές και συνέργεια εφαρμογών.

Τι είναι το BMS και το PCM;

BMS (σύστημα διαχείρισης μπαταριών)

Ένα ευφυές ηλεκτρονικό σύστημα που ρυθμίζει δυναμικά τις στρατηγικές φόρτισης και εκφόρτισης μέσω της παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο των παραμέτρων της μπαταρίας (φόρτιση, ρεύμα, θερμοκρασία κλπ.).) και ενσωματώνει την επικοινωνία, εξισορρόπηση, υπολογισμός δεδομένων και άλλες λειτουργίες για την ολοκληρωμένη διαχείριση της ασφάλειας και της απόδοσης της μπαταρίας.

• Πολυδιάστατη έξυπνη διαχείριση
• Υποστήριξη επικοινωνίας και μεταφοράς δεδομένων
• Τεχνολογία ισορροπημένης διαχείρισης
  

PCM (Μοντίβλος Συστήματος Προστασίας)

Ένα κύκλωμα προστασίας βασισμένο σε υλικό χρησιμοποιείται κυρίως για την πρόληψη θεμελιωδών προβλημάτων ασφάλειας, όπως υπερφόρτιση, υπερφόρτιση, βραχυκύκλωμα,και υπερεύματος κατά τη διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης μπαταρίας λιθίου.

• Βασική προστασία υλικού
• Προστασία από υπερφόρτιση/υπερφόρτιση
• Προστασία από βραχυκύκλωμα

Βασικές λειτουργίες του BMS

• Ανίχνευση και παρακολούθηση:παρακολούθηση της ενιαίας τάσης, της συνολικής τάσης, του ρεύματος, της θερμοκρασίας, της SOC (απομείναντος ισχύος), της SOH (βαθμός υγείας), κλπ.
• Ενεργή προστασία:Διακόψτε τον κύριο επακριτή ή ρυθμίστε τις παραμέτρους φόρτισης και εκφόρτισης ανάλογα με το επίπεδο της βλάβης (π.χ. υπερφόρτιση, υποφόρτιση, υπερστροφή, μη φυσιολογική θερμοκρασία).
• Διαχείριση εξισορρόπησηςΜειώστε τη διαφορά μεταξύ των κυψελών μέσω της τεχνολογίας παθητικής ή ενεργού εξισορρόπησης για την παράταση της ζωής της μπαταρίας.
• Επικοινωνία και διαχείριση δεδομένων:Υποστήριξη CAN bus, Bluetooth και άλλων πρωτοκόλλων επικοινωνίας για τη μετάδοση της κατάστασης της μπαταρίας σε εξωτερικές συσκευές ή πλατφόρμες.

Βασικές λειτουργίες του PCM

• Προστασία κατά της υπερφόρτισης: διακοπή του κυκλώματος φόρτισης όταν η τάση μονάδας υπερβαίνει την οριακή τιμή (π.χ. 4,25V)
• Προστασία κατά της υπερφόρτωσης: εμποδίζει την τάση μονάδας να πέσει κάτω από το ελάχιστο όριο (π.χ. 2,3V)
• Προστασία από υπερστροφή και βραχυκύκλωμα: Περιορισμός του μη φυσιολογικού ρεύματος από σωλήνα ή ασφάλεια MOS.
• Βασική προστασία θερμοκρασίας: ορισμένα PCM ενσωματώνουν αισθητήρες θερμοκρασίας, αλλά η λειτουργία είναι απλούστερη

Ιεραρχικές σχέσεις και ολοκλήρωση συστημάτων

λειτουργική ιεραρχία

• Το PCM είναι το βασικό στρώμα προστασίας: επικεντρώνεται στην άμεση προστασία του υλικού, συνήθως ως “πρώτη γραμμή άμυνας” για μεμονωμένα κύτταρα ή μικρές μπαταρίες.
• Το BMS είναι το προηγμένο επίπεδο διαχείρισης: οι ευφυείς αλγόριθμοι, οι λειτουργίες επικοινωνίας και εξισορρόπησης είναι στρωμένα πάνω από το PCM για σύνθετα συστήματα μπαταριών (π.χ. ηλεκτρικά οχήματα,βιομηχανική αποθήκευση ενέργειας).

Μέθοδος ολοκλήρωσης

• Συστήματα χαμηλής τάσης: π.χ. ηλεκτρονικά ποδήλατα, καταναλωτικά ηλεκτρονικά, PCM μπορούν να λειτουργούν ανεξάρτητα.
• Συστήματα υψηλής τάσης: π.χ. ηλεκτρικά οχήματα, αποθήκευση ενέργειας δικτύου, το BMS ενσωματώνει συνήθως τη λειτουργία προστασίας υλικού του PCM για να σχηματίσει μια αρχιτεκτονική προστασίας πολλαπλών επιπέδων.

Σύγκριση των διαφορών βασικής λειτουργικότητας

Σενάρια εφαρμογής και συνεργασία

Ατομικά σενάρια εφαρμογής

• Κύρια σενάρια PCM

Μονόκυτταρα ή μπαταρίες χαμηλής σειράς (π.χ. κινητά τηλέφωνα, επαναφορτιζόμενες μπαταρίες), που βασίζονται σε γρήγορη ανταπόκριση υλικού

• Σενάρια που κυριαρχούν από το BMS

Συσκευές μπαταριών με πολλαπλές χορδές (π.χ. ηλεκτρικά οχήματα) με δυναμικά ρυθμιζόμενες στρατηγικές φόρτισης και εκφόρτισης

λειτουργία συνεργασίας

• Σχεδιασμός απόλυσης

Σε σενάρια υψηλής ασφάλειας, όπως η βιομηχανική αποθήκευση ενέργειας, το BMS και το PCM σχηματίζουν έναν διπλό μηχανισμό προστασίας (π.χ. αρχιτεκτονική προστασίας τριών επιπέδων)

• Ελεγχόμενο σε στρώματα

Για παράδειγμα, το BMS ξεκινά την εξισορρόπηση όταν ανιχνεύει μια κυτταρική ανισορροπία,ενώ το PCM κόβει το κύκλωμα μόνο σε ακραίες περιπτώσεις

Επιλογή συστάσεων και τάσεις

Βάση επιλογής

• Μέγεθος συσκευασίας μπαταριών:Το PCM είναι προαιρετικό για < 20 κύτταρα· το BMS απαιτείται για > 20 κύτταρα.
• Λειτουργικές απαιτήσεις:Εάν απαιτείται εκτίμηση SOC, επικοινωνία ή ενεργός εξισορρόπηση, πρέπει να επιλέγεται BMS.

Τεχνολογικές τάσεις

• Το BMS κινείται προς υψηλή ακρίβεια και ευφυΐα (π.χ. αλγόριθμοι AI που προβλέπουν SOH)
• Το PCM εξακολουθεί να κυριαρχεί σε σενάρια χαμηλού κόστους, αλλά η διείσδυση του BMS αυξάνεται λόγω της αυξημένης ζήτησης ασφάλειας

Συνοψίστε

Το BMS και το PCM διαδραματίζουν το ρόλο του “Intelligent Butler” και του “Basic Defender”, αντίστοιχα, στην προστασία των μπαταριών λιθίου,Το BMS υλοποιεί ολοκληρωμένη διαχείριση μέσω αλγορίθμων λογισμικού και ικανότητας επικοινωνίαςΚαι τα δύο μπορούν να εφαρμοστούν ανεξάρτητα σε διαφορετικά σενάρια ή να συνεργαστούν για να σχηματίσουν ένα σύστημα προστασίας πολλαπλών επιπέδων.Καθώς η πολυπλοκότητα του συστήματος μπαταρίας αυξάνεται, η σημασία του BMS γίνεται όλο και πιο εμφανής, αλλά το PCM εξακολουθεί να είναι απαραίτητο σε απλά σενάρια.