חקר טכנולוגיית ה- BMS של סוללת ליתיום לשני גלגלים

חקר טכנולוגיית ה- BMS של סוללת ליתיום לדו-גלגלים

החלפה חלקית של סוללות עופרת בסוללות ליתיום היא מגמה, ובהדרגה נוצרה הסכמה. במיוחד בתחום האופניים החשמליים, כאשר התקן הלאומי החדש לאופניים חשמליים קיבל החלטות טכניות, סוללות ליתיום החלו להאיץ את כניסתן. הביקוש בשוק לאופניים חשמליים עלה מאוד. סוג זה של תהודה פוליטית עם השוק הביא מרחב שוק עצום חדש לסוללות ליתיום.

החלפת סוללות עופרת בסוללות ליתיום תגרום לשינויים משמעותיים בדפוס ההיצע והביקוש הקיים בשוק, לא רק בצד המוצר והטכנולוגיה, אלא גם בכל מערכת שרשרת האספקה, המודל העסקי ומודל ההפעלה.

להלן שיתוף הנושא" דיון על טכנולוגיית BMS של סוללת ליתיום דו גלגלית" תוצרת ד"ר יאנג, מנכ"ל FIRSTEK.

FIRSTEK הינה מיזם המתמחה במגבר R GG; D, ייצור וחדשנות של טכנולוגיית פלטפורמת ניהול סוללות וטכנולוגיית ביג דאטה של ​​סוללות. המוצרים משמשים בעיקר בתעשייה האזרחית ואספקת כוח לאחסון אנרגיה בתחנות הכוח, שניים או שלושה גלגלים חשמליים, רובוטים עזר ושדות אספקת חשמל צבאיים. נכון לעכשיו, כמה מוצרים יוצאו לאירופה, אמריקה ומדינות אחרות. כבר בתחילת 2018 FIRSTEK החלה להתאים אישית ולפתח לוחות הגנה חכמים לשוק הסוללות המשותף דו גלגלי, ובהדרגה עקבו אחר קבוצות. במסופי השוק נעשה שימוש ביותר מ 100,000 סטים של מוצרים.

ההיבט הראשון הוא המצב בתעשייה הנוכחי. נכון לעכשיו, סוללות דו גלגלי כוללות בעיקר שני כיוונים: הראשון, שינוי חומצת העופרת לשוק סוללות הליתיום; שנית, שוק סוללות הליתיום. בשינוי חומצה עופרת לסוללת ליתיום משתמשים בממשק המקורי בצורת מוצר במכונית. מוצר ה- BMS מבוסס על פתרון לוח הגנה על חומרה טהור. קשה להשיג פונקציות תקשורת. יחד עם זאת, קל להתלקח במהלך השימוש, וזה לוקח הרבה זמן. גרימת נזק למחבר. בנוסף, מכיוון שאין לו את פונקציית התקשורת, הבקר אינו יכול לתקשר עם חבילת הסוללה והרכב אינו יכול להשיג פעולת כוח מוגבלת. מבחינת סוללות ליתיום, לרוב ממשקי ה- BMS יש פונקציות תקשורת וניתן להשתמש בהם כדי לתקשר עם בקרים ומונים. באופן כללי, לא רק מידע על הזרם, המתח והתקלות יכול להיות מוצג במונה. יחד עם זאת, באמצעות אינטראקציית המידע בין ה- BMS לבקר ניתן להשיג התאמת כוח פלט, אינטראקציה עם נתונים וכו ', מה שמשפר מאוד את הביצועים הכוללים של הרכב. רכב מסוג זה משתמש בדרך כלל במוצרי לוח הגנה חכמים.

בהיבט השני נציג את טכנולוגיית ההשכמה של לוח ההגנה החכם. כלי רכב חשמליים דו גלגליים נראים פשוטים, אך תרחישי היישום בפועל מורכבים מעט יותר ממכוניות. לאחר מכן אציג את העקרונות ותרחישי היישום של מספר שיטות התעוררות:

1. עברו להתעורר. באמצעות ממשק העזר בממשק, נעשה שימוש בסטטוס המתג של שני הצמתים בכדי לאפשר ללוח ההגנה החכם לזהות כי חבילת הסוללה נמצאת במכונית או במטען ובמהלך ההובלה. היתרון הברור ביותר הוא שניתן להניח את חבילת הסוללה על הקרקע או במהלך ההובלה על מנת להבטיח כי ממשק הקו הראשי של חבילת הסוללה אינו טעון, מה שמביא תועלת רבה לבטיחות הסוללה. אם ל- BMS אין את פונקציית הזיהוי, ה- P חיובי ו- P השלילי של הסוללה עשויים לגרום למפגעים בטיחותיים כאשר הסוללה טעונה תמיד. באמצעות פונקציית ההשכמה הפשוטה ביותר, היא יכולה לפתור בקלות את בעיית טעינת הממשק. במקביל, הוא יכול גם לפתור את פונקציית ההטענה המוקדמת להפעלה, תוך הימנעות מהצתה של חבילת הסוללה עקב תהליך הטעינה.

2. טען התעוררות. יישום זה קשור לעומס האחורי. באופן כללי, P חיובי ו- P שליליים משמשים כדי לזהות אם ל- back-end עומס כדי לקבוע אם זה במצב של המכונית להעיר את מערכת הניהול. פונקציה זו פשוטה לביצוע, אך ישנם שיקולים נוספים ביישומים מעשיים. לא מדובר בזיהוי עומס פשוט, רק לאחר ההשכמה, מכיוון שאין קלט אות אחר, ולכן כ- BMS הוא יכול לזהות מתי הוא מתעורר, אך אי אפשר לזהות את המידע להסרת העומס של המכונית. אם ברצונך לדעת מידע זה, עליך לבצע שיטות התעוררות אחרות בשילוב עם שיטת התעוררות זו, אחרת פונקציית ההשכמה של העומס לבדה אינה יכולה להשיג שינה בהספק נמוך. .

3. התעוררו לאחר השחרור. הכוונה היא להתעוררות על ידי זרם הפריקה. השכמת העומס שהוזכרה קודם משמשת לאיתור האם יש עומס. התעוררות פריקה מתייחסת להתעוררות על ידי גילוי גודל זרם הפריקה. באופן כללי, המצבר מונח ברכב. מבחינת האופנוע החשמלי, למרות שלמשתמש אין שום שימוש במשך שבוע-שבועיים, הסוללה תמיד מחוברת לרכב. במצב זה, צריכת החשמל של ה- BMS עצמה תגרום כאשר הסוללה טעונה במלואה, היא מחזיקה כ- 40 יום לכל היותר. על מנת שנוכל להאריך את זמן השימוש, נעשה עבודת שינה, למשל, כמה זמן המכונית הולכת לישון אם לא משתמשים בה, וכיצד להעיר אותה עם BMS לאחר כניסה למצב שינה? בשלב זה ניתן להשתמש במצב הנוכחי כדי להתעורר.

4. התעוררו בעת טעינה. ה- BMS מתעורר על ידי פלט המתח על ידי המטען. עם זאת, יש לציין כי המטען לטעינה ולהשכמה אינו יכול להיות מסוג מכוניות הנוסעים שצריך להחליף נתונים לפני הפקת מתח הטעינה. התעוררות הטעינה מחייבת ששיטת העבודה של המטען&# 39 היא לספק מתח טעינה להעיר את ה- BMS, ואז להעביר לתהליך הטעינה הרגיל לאחר חילופי נתונים. היתרון הגדול ביותר של פונקציית התעוררות זו הוא: כוח סוללה לא מספיק מוביל למתח נמוך, ו- BMS אינו יכול לעבוד באופן אוטומטי. לאחר התעוררות בטעינה, ה- BMS יכול לעבוד כרגיל. שיטה זו שימושית מאוד להגנה על מתח נמוך. אך על מנת לחייב באופן סביר יותר, אנו ממליצים בדרך כלל שכאשר לקוחות מבצעים זאת במקום זה, תחילה תן למטען לעבור טעינת מגבלת זרם קטנה ואז לעבור לטעינה רגילה של זרם לאחר אינטראקציה עם נתוני המטען.

5. תקשורת מתעוררת. בדרך כלל מתייחס להעיר את ה- BMS באמצעות תקשורת נתונים. בפרויקט האופנוע החשמלי הדו-גלגלי אליו פנינו, החל בתקשורת בעלות נמוכה של 485 ועד לתקשורת ה- CAN הנפוצה הנוכחית, מקובל גם להעיר את מערכת ניהול הסוללות (BMS) באמצעות שיטות תקשורת אלה.

6. רטט מתעורר. זוהי דרך להתעורר על ידי הוספת חיישן רטט ל- BMS. באופן כללי, BMS קל לישון. על מנת לחסוך חשמל באופנוע החשמלי ה- BMS יכנס אוטומטית למצב שינה על פי אסטרטגיה מסוימת, אך באילו נסיבות הוא יתעורר? אם משתמשים בשיטת התעוררות עם זרם גבוה, עלות התכנון למעשה גבוהה יחסית, וגם האינדיקטורים הטכניים קשים יחסית. ניתן להשיג שיטה פשוטה גם באמצעות התעוררות רטט.

7. פתח את המכסה כדי להתעורר. מתייחס בעיקר לחבילת הסוללה הארוזה המשמשת לתיעוד אירועים חריגים כאשר היא נפתחת באופן חריג. תכונה זו נמצאת בדרך כלל על ערכות סוללות קטנות. המנעולים האלקטרוניים של האופניים מובייק ו- OFO מצוידים בפונקציה זו, בעיקר כדי למנוע ממשתמשים לעשות שימוש לרעה במוצר או לפתוח את כיסוי המוצר ללא אישור. ההבנה של התעוררות עם פתיחת הכיסוי מתבצעת בדרך כלל באמצעות חיישן תאורה. בדרך כלל, ה- BMS מותקן בתוך חבילת הסוללה ללא אור. ה- BMS יכול לממש את פונקציית ההתעוררות כאשר הכיסוי נפתח על ידי גילוי שינויים באור.

8. התעוררות מרחוק. משמעות פונקציה זו היא שהמשתמש מממש את פונקציית ההשכמה של ה- BMS על ידי הוספת מודול נתונים מרוחק. משמש בדרך כלל ליסינג דו גלגלי. בתהליך הליסינג המשתמש אינו משלם בזמן ובזמן. המפעיל יכול לנעול את חבילת הסוללה מרחוק, וה- BMS ייכנס גם למצב רדום. במקרה זה, ה- BMS יכול להשתמש בהשכמה מרחוק כדי להשיג את מטרת השימוש החוזר. מצד שני, כאשר הסוללה לא הייתה בשימוש זמן רב, כמו למשל שהוצבה בפינה על ידי הלקוח, במקרה זה, ניתן להעיר את ה- BMS מרחוק בכדי למצוא את חבילת הסוללה ואת מצב חבילת הסוללה. ניתן לנטר מרחוק, ולהעביר את המצב הנוכחי לשרת כדי למנוע בזבוז משאבי סוללות ושחרור יתר של הסוללה הנגרם על ידי אחסון לטווח ארוך.

החלק השלישי הוא חישוב ה- SOC לרכבים דו גלגליים. למעשה, היבט זה הנו נושא חם יחסית במכוניות נוסעים, והוא קשה יותר מבחינת דו-גלגלי מאשר במכוניות נוסעים, מכיוון שמצב ההתעללות מורכב יותר. חישוב ה- SOC כולל בדרך כלל את השיטות הבאות: שיטת אינטגרציה של שעה אמפר ראשונה; שנית, אפס לאסטרטגיית כיול מלאה; שלישית, כיול OCV; רביעית, פיצוי וכיול דינמי.

להלן רשימה של גורמים נפוצים המשפיעים על חישוב SOC בשימוש דו גלגלי.

ביישום רכבים דו גלגליים, הבעיה מודגשת בגלל שגיאת SOC שהופעלה על ידי שימוש בטעינה רדודה ופריקה רדודה. רוב המשתמשים משתמשים בסוללה לאחר טעינה מלאה. עם זאת, כאשר משתמשים בשני גלגלים, הם נטענים לעתים קרובות כשאין להם כוח וכמעט נוסעים כשהם טעונים. באופן כללי, לא ניתן לטעון את הסוללה במלואה, במיוחד ביישומי החלפת סוללות משותפים. לדוגמא, כאשר רוכבי אקספרס משתמשים בחבילות סוללות משותפות, על מנת להבטיח הובלה נוחה, הם יעברו לסוללה עם קיבולת רבה יותר כאשר הם רואים את ארון הסוללות, מה שיגרום לכך שהמצבר יהיה תמיד במצב של טעינה רדודה פריקה רדודה. השפעת הטעות של ה- SOC של הרכב הדו-גלגלי גדולה יחסית.

שנית, ההשפעה של טמפרטורת הסביבה וקצב הפריקה על קיבולת&# 39 של הסוללה עצמה. אופנועים חשמליים הם בעלי טמפרטורה גבוהה וטמפרטורה נמוכה כאשר הם נוהגים. לתנאים אלה השפעה רבה יותר על הסוללה עצמה. כ- BMS, הנתונים המקוריים שאנו יכולים לפקח עליהם הם מתח, זרם, טמפרטורה ומידע אחר, אך אין דרך לשלוט בסוללה. הקיבולת שלה לא מתכלה, ולכן לסביבה החיצונית ולהרגלי השימוש של רוכבים שונים יש השפעה רבה על יכולת הסוללה'

שלישית, חיי מחזור הסוללה. מכיוון שעלות השימוש בסוללות לרכבים דו גלגליים נמוכה מזו של מכוניות נוסעים, חיי המחזור של סוללות לרכבים דו גלגליים הם בדרך כלל קצרים מזו של מכוניות נוסעים. לכן, יצרנים שונים צריכים לשים לב לחיי המחזור של הסוללות על פי דגמים שונים וקבוצות לקוחות שונות.

רביעית, חוסר העקביות של הסוללות. מכיוון שקיבולת הסוללה הדו-גלגלית לרוב אינה גדולה במיוחד, אך כוח הטעינה והפריקה אינו קטן במיוחד, העקביות של ליבת הסוללה קלה יחסית להופעה. במיוחד לאחר חצי שנה ושנה, יהיה הבדל גדול במתח תא הסוללה, אשר ישפיע ברצינות על הערכת ה- SOC.

חמישית, ההשפעה של דיוק BMS הנוכחי ורכישת המתח על אומדן ה- SOC. BMS צריך להשיג נתוני סוללות גולמיים להערכת SOC. עם זאת, ברכב הדו-גלגלי BMS, בכדי לעמוד טוב יותר בדרישות העלות הנמוכה של הלקוח&# 39 עבור BMS, יש לוותר על דיוק מסוים לפעמים. אבל כמה דיוק צריך להיות מופחת? זה צריך גם לקחת בחשבון את מידת ההשפעה על SOC.

מצד שני, לצריכת החשמל של ה- BMS עצמה יש גם השפעה רבה יותר על הערכת ה- SOC. עבור יישומי BMS בתחום הרכב, ה- BMS יכול להשיג צריכת חשמל אפסית לאחר כיבוי המפתח. לאחר כיבוי המתח הנמוך, ה- BMS יכבה ללא צריכת חשמל. אך במוצרים בעלי צריכת חשמל נמוכה, BMS אינו קל להשיג צריכת חשמל אפסית.

שינה של BMS מחולקת בדרך כלל לשינה עמוקה ושינה רדודה. כשנכנסים לשינה עמוקה, זה יכול להיות מתחת ל -20 mA. אם תחשב לפי זרם צריכת החשמל של 10 mA, תגלה שהספק הסוללה הוא בערך 40- לאחר זמן רב. בערך 50 יום, חבילת הסוללה נצרכת בעצם. לכן כאשר אנו מחשבים את ה- SOC, עלינו לכלול את צריכת החשמל של ה- BMS עצמו.

ההיבט הרביעי הוא התשתית החדשה לדו-גלגלי. פלטפורמת השירות של הרכב הדו-גלגלי היא פלטפורמת ניטור הנתונים המרוחקת. נכון לעכשיו, נעשה יותר איסוף נתונים ואיסוף נתונים. כמו כן, יש לאמוד את ה- SOH של תא הסוללה ואת חבילת ה- PACK, שיכולה לספק אזהרה מוקדמת למשתמש, להימנע מהסוללה, וישנן השפעות שליליות על השימוש ב-&# 39 של המשתמש.

למעשה, מצאנו בעיה בפרויקט שעליו פנינו בעבר, ועלינו להעלות דרישות שונות לפונקציה של העברת נתונים מרחוק על פי תרחישי שימוש שונים. לדוגמא, מבחינת מכוניות נוסעים, איחדה המדינה מאוחר יותר את ההצעה להעלות נתונים לפלטפורמת הביג דאטה לשם פיקוח אחיד, אך לצורך יישום אופנועים חשמליים דו גלגליים, האם פונקציית העברת הנתונים מרחוק באמת נחוצה? אנו יודעים כי פונקציית העברת הנתונים המרוחקת תעלה את העלות. מפעילי טלקום 2G הנוכחיים לא יפעלו עוד בתקופה הקרובה. בנוסף לצריכת החשמל הגבוהה של מודול 4G, העלות היא גם גבוהה יחסית, בהשוואה לעלות סוללת קיבולת קטנה. במילים אחרות, עלות התקנת מודול העברת נתונים מרוחק גבוהה מאוד. יש לקוחות שמגדילים את מטרת העברת הנתונים מרחוק כדי למנוע אובדן חבילות סוללות. עם זאת, לאחר שנתיים או שנתיים של סטטיסטיקה, נמצא שגם אם ערך הסוללה האבודה משולם ישירות, זה עדיין נמוך מעלות הוספת מודול מרוחק לכל סוללה. לכן, הוספת פונקציות העברת נתונים מרחוק בתחום הדו-גלגלי איננה כה משמעותית כרגע.

תודה לכולכם!