Hệ thống điều khiển phần mềm BMS của bộ pin lithium

Phần mềm đằng sau BMS kiểm soát mọi thứ. Hầu hết các nhà sản xuất đều coi phần mềm là công nghệ cốt lõi vì nó kiểm soát toàn bộ BMS. Hầu hết phần cứng có thể dựa trên các thành phần có sẵn, nhưng phần mềm yêu cầu thiết kế riêng, không chỉ bao gồm hàng nghìn dòng mã lập trình mà mã có thể liên quan đến nhiều thuật toán. Phần mềm điều khiển sử dụng một loạt các công thức toán học và phương pháp tính toán để hiểu các trạng thái khác nhau (SOx) của tất cả các loại pin ở các thời điểm khác nhau, chẳng hạn như lượng năng lượng và công suất có thể được sử dụng vào lúc này, SOC hiện tại là bao nhiêu, SOC là bao nhiêu còn lại và lượng SOC còn lại trong pin. Tuổi thọ là bao lâu? Thuật toán này thường dựa trên một mô hình rất phức tạp và dựa trên một hệ thống và cấu trúc nhất định của các ô. Trong hầu hết các trường hợp, các nhà thiết kế BMS nghiên cứu các tế bào đang chạy trong môi trường phòng thí nghiệm được kiểm soát để hiểu cách các tế bào hoạt động trong các điều kiện khác nhau, sau đó dịch mã này thành mã. Sau một loạt các bước lặp đi lặp lại, cuối cùng nhà thiết kế phần mềm có thể thiết kế một thuật toán phù hợp để dự đoán chính xác hiệu suất của pin trong hầu hết các điều kiện. Việc thiết kế BMS phức tạp đến mức không thể sử dụng BMS phù hợp với một loại pin hóa học nhất định. Không thể áp dụng cho các loại hóa chất tế bào khác. Ví dụ, điện áp làm việc chung của pin NMC là 3,7V, trong khi điện áp làm việc của pin LFP là 33V và điện áp làm việc của cuộn cảm LTO là 2,2V. Vì vậy, mọi thuật toán đều phải biết điện áp cao nhất và thấp nhất mà pin có thể hoạt động. Hiện nay một số nhà sản xuất BMS đã phát triển nhiều phần mềm khác nhau để phục vụ phần cứng của riêng họ nhằm thích ứng với các loại ứng dụng pin khác nhau.

BMS là bộ phận điều khiển cốt lõi của bộ pin.

Một ô được kết nối điện tử hoặc một nhóm ô được liên kết với các bảng mạch phụ để tạo thành một tổng thể. Trước đây đã có nhiều nghiên cứu đánh giá hai hệ thống này và chúng chưa chỉ ra rằng hệ thống cân bằng chủ động mang lại lợi ích lâu dài. Nói cách khác, xét về trình độ kỹ thuật hiện tại, hai phương pháp cân bằng đều có hiệu quả như nhau về mặt chức năng. Nói một cách tương đối, chi phí của hệ thống cân bằng chủ động cao hơn một chút. Các chức năng khác của BMS Ngoài chức năng cân bằng, BMS còn có nhiều chức năng rất quan trọng khác. Ví dụ, mặc dù việc cân bằng công suất có tác động đáng kể đến tuổi thọ của bộ pin nhưng một hệ thống lưu trữ năng lượng không có chức năng cân bằng vẫn có thể hoạt động. Tuy nhiên, việc theo dõi nhiệt độ và điện áp của tế bào và bộ pin có liên quan đến sự an toàn của hệ thống. Do đó, một trong những nhiệm vụ cốt lõi của BMS là đảm bảo hệ thống pin và cell hoạt động ở trạng thái an toàn, bao gồm giám sát dòng điện của bộ pin, điện áp và nhiệt độ của cell và pin. Việc theo dõi dòng điện của pin có thể xác định lượng điện có sẵn trong hệ thống trong quá trình sạc và xả. Nếu điện áp sạc của cell pin vượt quá điện áp tối đa hoặc điện áp phóng điện thấp hơn điện áp tối thiểu sẽ khiến cell pin bị hỏng, vì việc BMS giám sát từng cell của bộ pin nối tiếp là rất quan trọng ( nếu các ô được kết nối song song, hầu hết các hệ thống BMS sẽ coi chúng như một ô duy nhất). Dữ liệu này có thể hướng dẫn hệ thống khi nào nên bắt đầu sạc và khi nào nên ngừng xả. Phát hiện và quản lý nhiệt độ của trạng thái điện là một chức năng quan trọng khác, vì làm việc liên tục trong điều kiện khắc nghiệt sẽ không chỉ rút ngắn tuổi thọ của lõi pin mà còn làm tăng nguy cơ thoát nhiệt của lõi pin. BMS có thể cho hệ thống biết liệu nó có cần thực hiện bảo trì pin hay không. Lõi được làm nóng hoặc làm mát. Một chức năng quan trọng khác của BMS là giao tiếp với các hệ thống bên ngoài. Nhiều BMS tiên tiến có thể nhận thông tin từ bộ điều khiển xe hoặc động cơ và gửi phản hồi. Đầu tiên, BMS có thể gửi yêu cầu giảm hoặc ngừng xả pin, sau đó gửi dữ liệu về trạng thái pin (chẳng hạn như dung lượng và năng lượng của bản đồ pin), cuối cùng chuyển đổi những dữ liệu này thành quãng đường hoặc tuổi thọ để cung cấp cho người dùng. Cuối cùng, BMS còn xác định thời điểm đóng mở contactor trong hệ thống, điều khiển dòng điện từ ắc quy đến mô tơ hoặc từ hệ thống sạc tới ắc quy để sạc.