Αλγόριθμοι λογισμικού και στρατηγικές ελέγχου για μπαταρία λιθίου BMS
Αυτή τη στιγμή που η νέα ενεργειακή βιομηχανία αναπτύσσεται, οι μπαταρίες λιθίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε ηλεκτρικά οχήματα, συστήματα αποθήκευσης ενέργειας και σε άλλα πεδία λόγω των πλεονεκτημάτων τους, όπως η υψηλή πυκνότητα ενέργειας και η μακρά διάρκεια ζωής του κύκλου. Ως βασικό στοιχείο του συστήματος μπαταρίας λιθίου, οι αλγόριθμοι λογισμικού και οι στρατηγικές ελέγχου σχετίζονται άμεσα με την απόδοση, την ασφάλεια και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας λιθίου. Αυτό το άρθρο θα διεξάγει σε βάθος συζητήσεις σχετικά με τους αλγόριθμους λογισμικού και τις στρατηγικές ελέγχου της μπαταρίας λιθίου BMS και θα επικεντρωθεί στην εισαγωγή προηγμένων τεχνολογιών και περιπτώσεων εφαρμογών στον κλάδο.
1. Οι βασικές λειτουργίες και η αρχιτεκτονική λογισμικού της μπαταρίας λιθίου BMS
Βασικές λειτουργίες
- Παρακολούθηση κατάστασης μπαταρίας:Συλλογή βασικών παραμέτρων σε πραγματικό χρόνο, όπως η τάση, το ρεύμα, η θερμοκρασία και άλλες βασικές παραμέτρους της μπαταρίας, παρέχοντας βάση δεδομένων για τις μεταγενέστερες στρατηγικές εκτίμησης και ελέγχου της κατάστασης.
- Εκτίμηση της κατάστασης μπαταρίας:Εκτιμώντας με ακρίβεια την κατάσταση της επιβάρυνσης (SOC), την κατάσταση της υγείας (SOH) και την κατάσταση εξουσίας (SOP) της μπαταρίας είναι το κλειδί για την έξυπνη διαχείριση της μπαταρίας από το BMS.
- Διαχείριση εξισορρόπησης μπαταριών:Μέσω της ενεργού ή παθητικής εξισορρόπησης, βεβαιωθείτε ότι η συνέπεια κάθε κυψελιδίου στη μπαταρία και παρατείνετε τη διάρκεια ζωής του πακέτου μπαταρίας.
- Έλεγχος χρέωσης και εκφόρτισης:Σύμφωνα με τις απαιτήσεις κατάστασης κατάστασης και κατάστασης λειτουργίας της μπαταρίας, η διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης ελέγχεται εύλογα για να αποτρέψει την εμφάνιση μη φυσιολογικών συνθηκών, όπως η υπερβολική χρέωση και η υπερβολική χρέωση.
- Έλεγχος θερμικής διαχείρισης:Παρακολουθήστε τη θερμοκρασία της μπαταρίας και λάβετε τα κατάλληλα μέτρα, όπως η ενεργοποίηση της μεμβράνης ψύξης ή θέρμανσης ανεμιστήρα, για να βεβαιωθείτε ότι η μπαταρία λειτουργεί εντός του κατάλληλου εύρους θερμοκρασίας, βελτιώνοντας την απόδοση και την ασφάλεια της μπαταρίας.
- Διάγνωση και προστασία σφαλμάτων:Παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο της κατάστασης λειτουργίας του συστήματος της μπαταρίας, έγκαιρη ανίχνευση και διάγνωση βλαβών και λήψη προστατευτικών μέτρων, όπως μείωση του κυκλώματος, συναγερμού κλπ., Για να αποφευχθεί η επέκταση των βλαβών και να διασφαλιστεί η ασφάλεια του συστήματος.
Αρχιτεκτονική λογισμικού
- Το λειτουργικό σύστημα σε πραγματικό χρόνο (RTOS) ή τα γυμνά μέταλλα:Υπεύθυνος για τον έλεγχο του χρονισμού και τον προγραμματισμό των εργασιών για να διασφαλιστεί ότι οι λειτουργίες του BMS μπορούν να εκτελεστούν σε πραγματικό χρόνο και αποτελεσματικά.
- Λογισμικό στρώματος εφαρμογής:Η εφαρμογή βασικών λειτουργιών, όπως η εκτίμηση της κατάστασης της μπαταρίας, ο έλεγχος φόρτισης και η εκκένωση και η διάγνωση σφαλμάτων αποτελούν βασικό μέρος της BMS που διαχειρίζεται έξυπνα τις μπαταρίες.
- Διεπαφή χρήστη:Παρέχει απεικόνιση δεδομένων, διαμόρφωση παραμέτρων συστήματος και πληροφορίες διάγνωσης για τη διευκόλυνση των χρηστών για την παρακολούθηση και τη λειτουργία του συστήματος BMS.
2. Αλγόριθμος εκτίμησης κατάστασης μπαταρίας
Εκτίμηση SOC
- Μέθοδος αμφίβιιας ενσωμάτωσης:Υπολογίστε την ποσότητα φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας με την ενσωμάτωση του ρεύματος, λαμβάνοντας έτσι την τιμή SOC. Αυτή η μέθοδος είναι απλή και εύκολη στη χρήση, αλλά επηρεάζεται εύκολα από παράγοντες όπως η συσσώρευση σφαλμάτων ρεύματος αισθητήρων και η αυτο-εκφόρτωση της μπαταρίας κατά τη διάρκεια της μακροχρόνιας χρήσης, με αποτέλεσμα την αύξηση του σφάλματος εκτίμησης.
- Μέθοδος τάσης ανοιχτού κυκλώματος:Εκτίμηση βασισμένη στην αντιστοιχία μεταξύ της τάσης ανοιχτού κυκλώματος της μπαταρίας και της SOC. Αφού αφεθεί η μπαταρία για μια χρονική περίοδο, η τάση ανοικτού κυκλώματος μετράται και συγκρίνεται με την προκαθορισμένη καμπύλη τάσης ανοικτού κυκλώματος για να ληφθεί η τρέχουσα τιμή SoC. Αυτή η μέθοδος έχει υψηλή ακρίβεια, αλλά λόγω παραγόντων όπως η θερμοκρασία της μπαταρίας και η γήρανση, η καμπύλη της τάσης ανοικτού κυκλώματος θα αλλάξει και απαιτείται αποζημίωση.
- Μέθοδος φιλτραρίσματος Kalman:είναι ένας αναδρομικός αλγόριθμος που βασίζεται σε μοντέλο κατάστασης χώρου, το οποίο μπορεί να συγχωνεύσει πληροφορίες πολλαπλών πηγών, όπως τάση μπαταρίας, ρεύμα, θερμοκρασία κ.λπ., να ενημερώνει τις εκτιμήσεις SOC σε πραγματικό χρόνο και να καταστέλλει τα σφάλματα του θορύβου και του μοντέλου. Έχει υψηλή ακρίβεια εκτίμησης και ισχυρή ικανότητα κατά της παρεμβολής. Είναι μία από τις πιο προηγμένες μεθόδους εκτίμησης SOC επί του παρόντος, αλλά ο όγκος υπολογισμού είναι σχετικά μεγάλος και έχει υψηλές απαιτήσεις για την απόδοση του επεξεργαστή. Για παράδειγμα, κατά την επεξεργασία μη γραμμικών συστημάτων, ο αλγόριθμος εκτεταμένου φιλτραρίσματος Kalman (EKF) εκτιμά την SOC της μπαταρίας με γραμμική προσέγγιση, η οποία μπορεί να ελέγξει το σφάλμα εκτίμησης σε λιγότερο από 5%.
Αξιολόγηση SOH
- Μέθοδος δοκιμής χωρητικότητας:Η SOH καθορίζεται με την εκτέλεση ενός πλήρους κύκλου φόρτισης και εκκένωσης της μπαταρίας και μέτρηση της αναλογίας της πραγματικής ικανότητάς της στην ονομαστική ικανότητα. Αυτή η μέθοδος έχει υψηλή ακρίβεια, αλλά απαιτεί βαθιά φόρτιση και εκφόρτιση της μπαταρίας, η οποία διαρκεί πολύ και θα έχει ορισμένη γήρανση στην μπαταρία. Συνήθως χρησιμοποιείται για δοκιμές και αξιολόγηση της μπαταρίας εκτός σύνδεσης.
- Μέθοδος δοκιμής εσωτερικής αντίστασης:Η εσωτερική αντίσταση μιας μπαταρίας αυξάνεται με την αύξηση της γήρανσης. Το SOH μπορεί να εκτιμηθεί με τη μέτρηση των αλλαγών στην εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας. Ωστόσο, όταν χρησιμοποιείται μόνη της, αυτή η μέθοδος είναι ευαίσθητη σε παράγοντες όπως η θερμοκρασία και το SOC και απαιτείται ολοκληρωμένη αξιολόγηση σε συνδυασμό με άλλες μεθόδους.
- Μέθοδος αναγνώρισης προτύπων δεδομένων:Χρησιμοποιήστε αλγόριθμους μηχανικής μάθησης, όπως τεχνητά νευρωνικά δίκτυα, μηχανές διανυσμάτων υποστήριξης κ.λπ. για να μάθετε και να αναλύετε τα ιστορικά δεδομένα της μπαταρίας και τα δεδομένα λειτουργίας σε πραγματικό χρόνο, να δημιουργήσετε ένα μοντέλο κατάστασης υγείας της μπαταρίας και να προβλέψετε SOH με βάση τα δεδομένα χαρακτηριστικών εισόδου. Αυτή η μέθοδος μπορεί να εξορύξει πολύπλοκες μη γραμμικές σχέσεις στα δεδομένα της μπαταρίας, με υψηλή ακρίβεια και προσαρμοστικότητα εκτίμησης, αλλά απαιτεί μεγάλη ποσότητα δεδομένων κατάρτισης και επαγγελματικών δυνατοτήτων επεξεργασίας δεδομένων και ανάλυσης.
3. Στρατηγική ελέγχου ισοζυγίου μπαταρίας
Παθητική εξισορρόπηση
- Αρχή:Με τη σύνδεση αντιστάσεων στο πακέτο της μπαταρίας, η περίσσεια ηλεκτρικής ενέργειας ενός μόνο κυττάρου με υψηλότερη τάση καταναλώνεται με τη μορφή θερμικής ενέργειας, έτσι ώστε οι τάσεις κάθε μεμονωμένου κυττάρου τείνουν να είναι συνεπείς.
- Φόντα:Απλό κύκλωμα, χαμηλό κόστος, ώριμη τεχνολογία και υψηλή αξιοπιστία.
- Μειονεκτήματα:Χαμηλή ποσοστό χρήσης ενέργειας, κατάλληλο μόνο για διαδικασία φόρτισης, βραδεία ταχύτητα εξισορρόπησης, που δεν είναι κατάλληλη για πακέτα μπαταριών μεγάλης χωρητικότητας.
Ενεργός εξισορρόπηση
- Αρχή:Η ενέργεια μιας ενιαίας μπαταρίας με υψηλότερη ενέργεια στο πακέτο μπαταρίας μεταφέρεται ενεργά σε μία μόνο μπαταρία με χαμηλότερη ενέργεια μέσω συγκεκριμένων κυκλωμάτων (όπως αμφίδρομα μετατροπείς DC-DC, μετασχηματιστές κλπ.) Σε μία μόνο μπαταρία με χαμηλότερη ενέργεια για να επιτευχθεί ενέργεια ανακατανομής και εξισορρόπηση.
- Φόντα:Ο ρυθμός αξιοποίησης υψηλής ενέργειας, η ταχύτητα γρήγορης ισορροπίας, η αμφίδρομη προσαρμογή, κατάλληλη για μεγάλη χωρητικότητα, πακέτα μπαταριών υψηλής συμβολοσειράς, μπορούν να βελτιώσουν αποτελεσματικά τη συνολική διάρκεια ζωής και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
- Μειονεκτήματα:Το κύκλωμα είναι πολύπλοκο, το κόστος είναι υψηλό και η ακρίβεια ελέγχου είναι υψηλή.
Βελτιστοποίηση στρατηγικής ισορροπίας
- Με βάση τον αλγόριθμο ασαφούς ελέγχου:Ρυθμίστε δυναμικά το όριο εξισορρόπησης και το ρεύμα εξισορρόπησης ανάλογα με την κατάσταση του πακέτου της μπαταρίας σε πραγματικό χρόνο, όπως η διαφορά σε μονή τάση και θερμοκρασία, και δίνουν προτεραιότητα σε μεμονωμένες μπαταρίες με μεγάλες διαφορές τάσης για να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα της εξισορρόπησης και να μειωθεί η απώλεια ενέργειας.
- Γενετικός αλγόριθμος με βάση:με την προσομοίωση των βιολογικών εξελικτικών διεργασιών, τη βελτιστοποίηση των διαδρομών και των παραμέτρων ισορροπίας και την εξεύρεση της βέλτιστης στρατηγικής ελέγχου ισορροπίας για την επίτευξη καλύτερης επίδρασης ισορροπίας και υψηλότερης χρήσης ενέργειας.
4. Στρατηγική ελέγχου φόρτισης και εκφόρτισης
Στρατηγική ελέγχου φόρτισης
- Μέθοδος φόρτισης σταθερού ρεύματος και σταθερής τάσης:Αυτή είναι η συνηθέστερα χρησιμοποιούμενη μέθοδος φόρτισης μπαταρίας λιθίου επί του παρόντος. Στο αρχικό στάδιο της φόρτισης, η μπαταρία φορτίζεται με σταθερό ρεύμα. Όταν η τάση της μπαταρίας φτάσει σε μια συγκεκριμένη τιμή, μεταβαίνει σε μια σταθερή χρέωση τάσης μέχρι να τελειώσει η φόρτιση. Αυτή η μέθοδος μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά την αποτελεσματικότητα φόρτισης, να μειώσει το χρόνο φόρτισης και να αποφύγει την υπερφόρτιση στην μπαταρία.
- Μέθοδος φόρτισης πολλαπλών σταδίων:Διαχωρίστε τη διαδικασία φόρτισης σε πολλαπλά στάδια, όπως η προ-φόρτιση, η σταθερή φόρτιση ρεύματος, η φόρτιση σταθερής τάσης, η επιπλέουσα φόρτιση κλπ. Ανάλογα με την κατάσταση και τις απαιτήσεις της μπαταρίας, τα διαφορετικά ρεύματα φόρτισης και οι τάσεις χρησιμοποιούνται σε διαφορετικά στάδια για την περαιτέρω βελτίωση της απόδοσης φόρτισης και την απόδοση της μπαταρίας και την επέκταση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας.
- Έξυπνη στρατηγική φόρτισης:Ρυθμίστε δυναμικά το ρεύμα φόρτισης και την τάση με βάση την εκτίμηση της κατάστασης της μπαταρίας και τα δεδομένα παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο. Για παράδειγμα, με βάση το SOC, SOH, SOH, θερμοκρασία και άλλες παραμέτρους της μπαταρίας, η καμπύλη φόρτισης βελτιστοποιείται, επιτυγχάνεται εξατομικευμένη φόρτιση και βελτιώνονται η ασφάλεια και η αποδοτικότητα φόρτισης.
Στρατηγική ελέγχου απαλλαγής
- Προστασία υπερβολικής χρέωσης:Παρακολουθήστε την τάση της μπαταρίας σε πραγματικό χρόνο. Όταν η τάση της ενιαίας μπαταρίας είναι χαμηλότερη από το κατώφλι υπερβολικής εκφόρτωσης, κόψτε το κύκλωμα εκφόρτισης εγκαίρως για να αποτρέψετε την εκκένωση της μπαταρίας βαθιά και να αποφευχθεί η μη αναστρέψιμη ζημιά στην μπαταρία. Για παράδειγμα, το κατώφλι υπερβολικής εκφόρτισης των μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου είναι συνήθως περίπου 2,5V και το όριο υπερβολή των τριμερών μπαταριών λιθίου είναι περίπου 2,8V.
- Όριο ισχύος και δυναμική ρύθμιση:Περιορίστε την ισχύ εκφόρτισης σύμφωνα με τις απαιτήσεις κατάστασης της μπαταρίας και συνθήκες εργασίας για την αποφυγή υπερφόρτωσης της μπαταρίας. Σε εφαρμογές όπως τα ηλεκτρικά οχήματα, η ισχύς εκφόρτισης μπορεί να ρυθμιστεί δυναμικά σύμφωνα με παράγοντες όπως η κατάσταση οδήγησης του οχήματος, η SOC και η θερμοκρασία της μπαταρίας για να εξασφαλιστεί η ασφαλής λειτουργία της μπαταρίας και ταυτόχρονα να βελτιώσουν την απόδοση και το εύρος του οχήματος.
- Έλεγχος εξισορρόπησης εκφόρτισης:Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εκφόρτισης, σε συνδυασμό με τη διαχείριση της εξισορρόπησης της μπαταρίας, οι κατάλληλες προσαρμογές εξισορρόπησης πραγματοποιούνται σε μεμονωμένα κύτταρα με χαμηλές τάσεις, έτσι ώστε το πακέτο της μπαταρίας να διατηρεί καλή συνοχή κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εκφόρτισης και να βελτιώσει τη συνολική απόδοση εκφόρτισης και τη διάρκεια ζωής του πακέτου μπαταρίας.
5. Στρατηγική ελέγχου θερμικής διαχείρισης
Παρακολούθηση θερμοκρασίας και έγκαιρη προειδοποίηση
- Παρακολούθηση πολλαπλών σημείων:Ρυθμίστε πολλαπλούς αισθητήρες θερμοκρασίας σε βασικές θέσεις του πακέτου μπαταρίας για να παρακολουθείτε την κατανομή θερμοκρασίας της μπαταρίας σε πραγματικό χρόνο. Με τη συλλογή δεδομένων θερμοκρασίας σε διαφορετικές θέσεις, η θερμική κατάσταση της μπαταρίας μπορεί να γίνει με μεγαλύτερη ακρίβεια κατανοητή, παρέχοντας μια βάση για τη θερμική διαχείριση και τον έλεγχο.
- Προειδοποίηση θερμοκρασίας:Ρυθμίστε ένα κατώφλι προειδοποίησης θερμοκρασίας. Όταν η θερμοκρασία της μπαταρίας υπερβαίνει το εύρος προειδοποίησης, ένα σήμα συναγερμού θα εκδοθεί εγκαίρως για να υπενθυμίσει στο σύστημα να λαμβάνει αντίστοιχα μέτρα. Για παράδειγμα, όταν η θερμοκρασία της μπαταρίας φτάσει τα 45 ℃, εκδίδεται προειδοποίηση υψηλής θερμοκρασίας. Όταν η θερμοκρασία πέσει κάτω από 0 ℃, εκδίδεται προειδοποίηση χαμηλής θερμοκρασίας
Στρατηγική ελέγχου διαρροής θερμότητας
- Αερόψυκτη διάχυση θερμότητας:Χρησιμοποιήστε ανεμιστήρες και άλλους εξοπλισμούς για να επιταχύνετε τη ροή του αέρα γύρω από το πακέτο της μπαταρίας, αφαιρώντας τη θερμότητα που παράγεται από την μπαταρία. Με τον έλεγχο της ταχύτητας του ανεμιστήρα, ρυθμίζοντας δυναμικά την ένταση διάχυσης θερμότητας σύμφωνα με παράγοντες όπως η θερμοκρασία της μπαταρίας και η ισχύς εκφόρτισης για να διασφαλιστεί ότι η θερμοκρασία της μπαταρίας είναι εντός λογικού εύρους. Για παράδειγμα, όταν ένα ηλεκτρικό όχημα οδηγεί σε υψηλή ταχύτητα ή όταν μια μπαταρία απορρίπτεται σε υψηλή ισχύ, η ταχύτητα του ανεμιστήρα αυξάνεται και η επίδραση της διάχυσης θερμότητας ενισχύεται.
- Χωρίς ψύξη υγρού ψύξης:Για συστήματα μπαταρίας υψηλής ισχύος και μεγάλης χωρητικότητας, υιοθετείται η διάχυση θερμότητας με υγρό ψύξη. Με την κυκλοφορία του ψυκτικού μέσου, η θερμότητα που παράγεται από την μπαταρία μεταδίδεται γρήγορα και εκπέμπεται. Η διάχυση θερμότητας με υγρό ψύξη έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής απόδοσης της απόσπασης θερμότητας και της ακρίβειας ελέγχου υψηλής θερμοκρασίας, η οποία μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την κλίση της θερμοκρασίας του πακέτου της μπαταρίας και να βελτιώσει την απόδοση και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
Στρατηγικές ελέγχου θέρμανσης
- Προθερμάτωση χαμηλής θερμοκρασίας:Σε ένα περιβάλλον χαμηλής θερμοκρασίας, όταν η θερμοκρασία της μπαταρίας πέφτει κάτω από μια συγκεκριμένη τιμή (π.χ. 0 ° C), ενεργοποιήστε μια συσκευή θέρμανσης, όπως μια μεμβράνη θέρμανσης ή θερμαντήρα PTC, για να προθερμάνετε τη μπαταρία και να αυξήσετε τη θερμοκρασία του σε ένα κατάλληλο εύρος λειτουργίας. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας προθέρμανσης, η ισχύς θέρμανσης και ο χρόνος θέρμανσης πρέπει να ελέγχονται για να αποφευχθεί η βλάβη της μπαταρίας που προκαλείται από υπερβολική θέρμανση.
- Έλεγχος εξισορρόπησης θερμοκρασίας:Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας θέρμανσης, η θερμοκρασία κάθε κυττάρου στο πακέτο της μπαταρίας αυξάνεται ομοιόμορφα μέσω μιας λογικής στρατηγικής ελέγχου για να αποφευχθεί η τοπική διαφορά υπερθέρμανσης ή υπερβολικής θερμοκρασίας. Για παράδειγμα, ο έλεγχος ζώνης θέρμανσης χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της ισχύος θέρμανσης ανάλογα με τη θερμοκρασία κάθε περιοχής για να επιτευχθεί ομοιόμορφη κατανομή της θερμοκρασίας της μπαταρίας.
6. Στρατηγικές διάγνωσης και προστασίας σφαλμάτων
Αλγόριθμος διάγνωσης σφάλματος
- Διάγνωση βασισμένη σε κανόνες:Διατυπώστε μια σειρά διαγνωστικών κανόνων που βασίζονται σε μη φυσιολογικά χαρακτηριστικά της τάσης, του ρεύματος, της θερμοκρασίας και άλλων παραμέτρων της μπαταρίας. Όταν οι παραμέτρους που παρακολουθούνται υπερβαίνουν το προκαθορισμένο εύρος ασφαλείας ή υπάρχουν μεταλλάξεις, οι αντίστοιχοι διαγνωστικοί κανόνες θα ενεργοποιηθούν για τον προσδιορισμό του τύπου και της θέσης του σφάλματος. Για παράδειγμα, όταν η τάση της μπαταρίας πέφτει ξαφνικά στο μηδέν, κρίνεται ότι μπορεί να υπάρχει σφάλμα βραχυκυκλώματος.
- Στατιστική μέθοδος:Χρησιμοποιήστε ιστορικά δεδομένα και στατιστικά μοντέλα για να αναλύσετε τις μεταβαλλόμενες τάσεις και τις συσχετίσεις των παραμέτρων της μπαταρίας. Με την ανάλυση των στατιστικών χαρακτηριστικών των παραμέτρων της μπαταρίας, όπως ο μέσος όρος, η διακύμανση, ο συντελεστής συσχέτισης κ.λπ., η υποβάθμιση της απόδοσης της μπαταρίας και τα πιθανά σφάλματα ανακαλύπτονται εγκαίρως. Για παράδειγμα, όταν η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας αυξάνεται σταδιακά και υπερβαίνει ένα συγκεκριμένο όριο, προβλέπεται ότι η μπαταρία μπορεί να βιώσει μια αποτυχία γήρανσης.
- Μέθοδοι εκμάθησης μηχανών:Μοντέλα μάθησης μηχανών τρένων, όπως μηχανές φορέα υποστήριξης, τυχαία δάση, νευρωνικά δίκτυα κ.λπ. για την ταυτοποίηση των φυσιολογικών και μη φυσιολογικών προτύπων συμπεριφοράς της μπαταρίας. Με την εισαγωγή μεγάλου ποσού δεδομένων λειτουργίας της μπαταρίας, το μοντέλο μπορεί να μάθει τα χαρακτηριστικά και τα πρότυπα συμπεριφοράς της μπαταρίας, επιτυγχάνοντας έτσι την αυτόματη διάγνωση και την έγκαιρη προειδοποίηση των σφαλμάτων. Οι μέθοδοι εκμάθησης μηχανών έχουν υψηλή διαγνωστική ακρίβεια και προσαρμοστικότητα, αλλά απαιτούν μεγάλο αριθμό δεδομένων κατάρτισης και τεχνολογίας επαγγελματικής κατάρτισης μοντέλων.
Μέτρα προστασίας αποτυχίας
- Κύκλωμα αποκοπής:Όταν διαγιγνώσκονται σοβαρά σφάλματα, όπως βραχυκύκλωμα, υπερφόρτιση, υπερβολική επιβάρυνση κλπ. Για παράδειγμα, κόψτε γρήγορα το κύκλωμα ελέγχοντας το ON και OFF από το MOSFET ή το RELAY.
- Συναγερμός σφάλματος και ένδειξη:Σε περίπτωση σφάλματος, εκδίδεται ένα ακουστικό και ελαφρύ σήμα συναγερμού για να υπενθυμίσει στον διαχειριστή χρήστη ή συστήματος να δώσει προσοχή. Ταυτόχρονα, ο τύπος σφάλματος και οι σχετικές πληροφορίες εμφανίζονται μέσω της οθόνης ένδειξης σφάλματος ή οθόνης, η οποία διευκολύνει την αντιμετώπιση προβλημάτων και χειρισμού.
- Λανθασμένη απομόνωση:Σε μεγάλα συστήματα μπαταριών, όπως τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, όταν αποτυγχάνει μια μονάδα μπαταρίας ή ένα σύμπλεγμα, το ελαττωματικό τμήμα απομονώνεται από ολόκληρο το σύστημα μέσω διακόπτη κυκλώματος DC, ασφάλειες και άλλου εξοπλισμού για να αποτρέψει την εξάπλωση του σφάλματος και να εξασφαλίσει την κανονική λειτουργία του συστήματος.
7. Στρατηγική διαχείρισης επικοινωνίας
Επιλογή πρωτοκόλλου επικοινωνίας
- Can Protocol Bus:Έχει τα πλεονεκτήματα των δυνατοτήτων επικοινωνίας υψηλής ταχύτητας, του ποσοστού σφάλματος χαμηλού bit και της υποστήριξης για συνδέσεις πολλαπλών κόμβων. Χρησιμοποιείται ευρέως σε ηλεκτρικά οχήματα, συστήματα αποθήκευσης ενέργειας και σε άλλα πεδία. Το λεωφορείο CAN μπορεί να πραγματοποιήσει αποτελεσματική επικοινωνία μεταξύ BMS και ελεγκτών οχημάτων, φορτιστών, μετατροπέων και άλλων συσκευών, εξασφαλίζοντας την ακρίβεια και την αξιοπιστία της μετάδοσης δεδομένων.
- RS-485 πρωτόκολλο:Κατάλληλο για επικοινωνία μεγάλων αποστάσεων, έχει τα χαρακτηριστικά της ισχυρής ικανότητας κατά των παρεμβολών και πολλών συνδεδεμένων κόμβων και χρησιμοποιείται συχνά για την παρακολούθηση και τη διαχείριση των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας. Μέσω του διαύλου RS-485, πολλαπλές μονάδες σκλάβων BMS μπορούν να συνδεθούν με τις κύριες μονάδες για να επιτευχθεί κεντρική παρακολούθηση και διαχείριση.
- Πρωτόκολλο ασύρματης επικοινωνίας:όπως το Bluetooth, το Wi-Fi, το ZigBee κ.λπ., το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ασύρματη επικοινωνία μεταξύ BMS και κινητών συσκευών, υπολογιστών κεντρικών υπολογιστών κλπ. Η μέθοδος ασύρματης επικοινωνίας έχει τα πλεονεκτήματα της εύκολης εγκατάστασης και της υψηλής ευελιξίας, γεγονός που διευκολύνει τους χρήστες να παρακολουθούν την κατάσταση της μπαταρίας και να διαμορφώνουν τις παραμέτρους σε πραγματικό χρόνο.
Διαχείριση δεδομένων και βελτιστοποίηση μετάδοσης
- Απόκτηση και επεξεργασία δεδομένων:Σχεδιάστε λογικά τη συχνότητα και την ακρίβεια απόκτησης δεδομένων και συλλέγετε δεδομένα βασικών παραμέτρων ανάλογα με τις απαιτήσεις κατάστασης και εφαρμογής της μπαταρίας. Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν φιλτράρονται, βαθμονομούνται, σύντηξη και άλλη επεξεργασία για τη βελτίωση της ακρίβειας και της αξιοπιστίας των δεδομένων και παρέχουν υποστήριξη δεδομένων υψηλής ποιότητας για στρατηγικές εκτίμησης και ελέγχου της επακόλουθης κατάστασης.
- Βελτιστοποίηση μετάδοσης δεδομένων:υιοθετεί τεχνολογίες συμπίεσης και συσκευασίας δεδομένων για τη μείωση του όγκου μετάδοσης των δεδομένων και τη βελτίωση της απόδοσης μετάδοσης. Ταυτόχρονα, βελτιστοποιήστε τη δομή πλαισίου δεδομένων επικοινωνίας για να διασφαλίσετε την ακεραιότητα και την πραγματική μετάδοση δεδομένων. Για παράδειγμα, στην επικοινωνία του λεωφορείου Can, το αναγνωριστικό και το μήκος του πλαισίου δεδομένων κατανέμονται λογικά για να αποφευχθούν οι συγκρούσεις δεδομένων και οι καθυστερήσεις μετάδοσης.
8. Πρακτικές περιπτώσεις εφαρμογών και τάσεις της βιομηχανίας
Πρακτικές περιπτώσεις εφαρμογών
- Ηλεκτρικό όχημα:Σε ένα έργο ηλεκτρικού οχήματος, υιοθετείται μια μέθοδος εκτίμησης SOC που βασίζεται στον εκτεταμένο αλγόριθμο φιλτραρίσματος Kalman, σε συνδυασμό με τη στρατηγική ελέγχου φόρτισης πολλαπλών σταδίων και τη διαχείριση της παθητικής εξισορρόπησης, για την επίτευξη εκτίμησης κατάστασης υψηλής ακρίβειας και αποτελεσματικής διαχείρισης της μπαταρίας. Το σύστημα BMS μπορεί να ρυθμίσει δυναμικά το ρεύμα φόρτισης και την τάση σύμφωνα με την κατάσταση της μπαταρίας και τις ανάγκες οδήγησης οχημάτων, βελτιστοποιώντας τη διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας και να βελτιώσει το εύρος πλεύσης του οχήματος και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Ταυτόχρονα, μέσω της επικοινωνίας με το λεωφορείο CAN του ελεγκτή οχημάτων, οι πληροφορίες κατάστασης της μπαταρίας μεταδίδονται σε πραγματικό χρόνο για να εξασφαλιστεί η ασφαλής λειτουργία του οχήματος.
- Σύστημα αποθήκευσης ενέργειας:Σε έναν μεγάλο σταθμό παραγωγής ενέργειας, υιοθετείται μια κατανεμημένη αρχιτεκτονική BMS, σε συνδυασμό με τις τεχνολογίες ενεργού εξισορρόπησης και τις στρατηγικές θερμικής διαχείρισης που βασίζονται σε αλγόριθμους ασαφούς ελέγχου, για την επίτευξη αποτελεσματικής διαχείρισης και ελέγχου των πακέτων μπαταριών λιθίου μεγάλης κλίμακας. Το σύστημα BMS εξασφαλίζει την ομοιομορφία και την ασφάλεια της θερμοκρασίας της μπαταρίας κατά τη διάρκεια της φόρτισης και της εκφόρτισης μέσω της παρακολούθησης της θερμοκρασίας πολλαπλών σημείων και του έξυπνου ελέγχου διαρροής θερμότητας. Ταυτόχρονα, πραγματοποιείται η χρήση της τεχνολογίας ασύρματης επικοινωνίας, της μετάδοσης δεδομένων και της απομακρυσμένης παρακολούθησης του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας και του απομακρυσμένου κέντρου παρακολούθησης, γεγονός που διευκολύνει την παρακολούθηση και τη διαχείριση της λειτουργίας του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας και βελτιώνει την αξιοπιστία και τη διατήρηση του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας.
Τάσεις της βιομηχανίας
- Έξυπνος και προσαρμοστικός έλεγχος:Η μελλοντική μπαταρία λιθίου BMS θα είναι πιο έξυπνη και θα έχει προσαρμοστικές δυνατότητες ελέγχου. Με την εισαγωγή τεχνολογιών όπως η τεχνητή νοημοσύνη και η μηχανική μάθηση, το BMS μπορεί να μάθει τα χαρακτηριστικά της μπαταρίας και τις συνθήκες εργασίας σε πραγματικό χρόνο, να προσαρμόσει αυτόματα τις στρατηγικές ελέγχου και τις παραμέτρους του αλγορίθμου, να συνειδητοποιήσει την ακριβέστερη εκτίμηση της κατάστασης και τον πιο βελτιστοποιημένο έλεγχο της διαχείρισης και να βελτιώσει την απόδοση και τη διάρκεια ζωής του συστήματος μπαταρίας.
- Υψηλή ακρίβεια και υψηλή αξιοπιστία:Καθώς η κλίμακα εφαρμογής των μπαταριών λιθίου σε ηλεκτρικά οχήματα, αποθήκευση ενέργειας και άλλα πεδία συνεχίζει να επεκτείνεται, οι απαιτήσεις ακρίβειας και αξιοπιστίας για BMS αυξάνονται επίσης. Το BMS θα υιοθετήσει πιο προηγμένη τεχνολογία αισθητήρων, αλγόριθμους επεξεργασίας σήματος και μεθόδους διάγνωσης σφαλμάτων για τη βελτίωση της ακρίβειας της παρακολούθησης και της εκτίμησης της κατάστασης της μπαταρίας, ενισχύοντας παράλληλα τον σχεδιασμό αξιοπιστίας και τον περιττό σχεδιασμό του συστήματος για να εξασφαλιστεί η σταθερή λειτουργία του BMS υπό διάφορες σκληρές συνθήκες λειτουργίας.
- Ενσωμάτωση και modularity: Προκειμένου να μειωθεί το κόστος και να βελτιωθεί η επεκτασιμότητα και η διατήρηση του συστήματος, η μπαταρία λιθίου BMS θα κινηθεί προς την ενσωμάτωση και τη διαμόρφωση. Οι λειτουργίες υλικού και λογισμικού του BMS είναι αρθρωτά σχεδιασμένες για να διευκολύνουν τον ευέλικτο συνδυασμό και την επέκταση σύμφωνα με διαφορετικά σενάρια εφαρμογών και διαμορφώσεις μπαταριών. Ταυτόχρονα, το BMS είναι βαθιά ενσωματωμένο σε πακέτα μπαταριών, μετατροπείς, φορτιστές και άλλους εξοπλισμούς για να σχηματίσουν ένα πιο συμπαγές και αποτελεσματικό σύστημα διαχείρισης ενέργειας.
- Ενσωμάτωση με άλλες τεχνολογίες:Το BMS BATTER LITHIUM θα είναι βαθιά ενσωματωμένη σε τεχνολογίες όπως το Διαδίκτυο των πραγμάτων, τα μεγάλα δεδομένα και το cloud computing για να πραγματοποιήσουν απομακρυσμένη παρακολούθηση, έξυπνη διαχείριση και ανάλυση δεδομένων των συστημάτων μπαταριών. Μέσω της τεχνολογίας IoT, το BMS μπορεί να μεταφορτώσει δεδομένα σε πραγματικό χρόνο της μπαταρίας στην πλατφόρμα σύννεφων, πραγματοποιώντας την απομακρυσμένη παρακολούθηση και την προειδοποίηση σφαλμάτων του συστήματος μπαταρίας. Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία Big Data και Cloud Computing, αναλύεται και εξορύσσεται μεγάλη ποσότητα δεδομένων λειτουργίας μπαταρίας, παρέχοντας υποστήριξη δεδομένων για τη διαχείριση της υγείας της μπαταρίας, τη βελτιστοποίηση απόδοσης και την πρόβλεψη της ζωής και την προώθηση της συνεχούς ανάπτυξης και της προόδου της τεχνολογίας της μπαταρίας λιθίου.
Συνοψίζοντας, οι αλγόριθμοι λογισμικού και οι στρατηγικές ελέγχου της μπαταρίας λιθίου BMS είναι το κλειδί για την εξασφάλιση της ασφαλούς και αποτελεσματικής λειτουργίας των μπαταριών λιθίου. Με τη συνεχή βελτιστοποίηση των αλγορίθμων εκτίμησης της κατάστασης της μπαταρίας, οι ισορροπημένες στρατηγικές ελέγχου, οι στρατηγικές φόρτισης και εκφόρτισης, οι στρατηγικές ελέγχου της θερμικής διαχείρισης, η διάγνωση σφαλμάτων και οι στρατηγικές προστασίας και οι στρατηγικές διαχείρισης της επικοινωνίας, η απόδοση, η ζωή και η αξιοπιστία των μπαταριών λιθίου μπορούν να βελτιωθούν και η νέα ζήτηση ενεργειακής βιομηχανίας για συστήματα μπαταρίας λιθίου μπορούν να ικανοποιηθούν. Στο μέλλον, με τη συνεχή καινοτομία και την πρόοδο της τεχνολογίας, η BMS Baltay BMS θα κάνει μεγαλύτερες ανακαλύψεις στη νοημοσύνη, την υψηλή ακρίβεια, την υψηλή αξιοπιστία, την ολοκλήρωση κ.λπ.