BMS در مقابل PCM: تفاوت های اصلی و همبستگی در حفاظت از باتری لیتیوم

در سیستم باتری لیتیوم، سیستم مدیریت باتری (BMS) و ماژول مدار حفاظت (PCM) دو نوع اصلی از فن آوری های حفاظت هستند که تفاوت های قابل توجهی در سلسله مراتب عملکردی دارند.,در این مقاله پنج جنبه را به طور دقیق تجزیه و تحلیل می کنیم: تعریف، عملکرد، رابطه سلسله مراتبی، تفاوت های اصلی و همبستگی برنامه.

BMS و PCM چیست؟

BMS (سیستم مدیریت باتری)

یک سیستم الکترونیکی هوشمند که به طور پویا استراتژی های شارژ و تخلیه را از طریق نظارت در زمان واقعی بر پارامترهای باتری ( ولتاژ، جریان، درجه حرارت و غیره) تنظیم می کند.) و ادغام ارتباطات، برابری، محاسبه داده ها و سایر توابع برای مدیریت جامع ایمنی و عملکرد بسته باتری.

• مدیریت هوشمند چند بعدی
• پشتیبانی از ارتباطات و انتقال داده ها
• تکنولوژی مدیریت متعادل
  

PCM (ماژول مدار محافظت)

یک مدار محافظ مبتنی بر سخت افزار عمدتا برای جلوگیری از مشکلات ایمنی اساسی مانند شارژ بیش از حد، تخلیه بیش از حد، شارژ کوتاه،و جریان بیش از حد در طول فرآیند شارژ و تخلیه یک باتری لیتیوم.

• حفاظت سخت افزاری اساسی
• حفاظت از شارژ و تخلیه بیش از حد
• حفاظت از مدار کوتاه

توابع اصلی BMS

• سنجش و نظارت:نظارت بر ولتاژ واحد، ولتاژ کل، جریان، دمای، SOC (قدرت باقیمانده) ، SOH (درجه سلامت) و غیره.
• حفاظت فعال:تماسگر اصلی را قطع کنید یا پارامترهای شارژ و تخلیه را با توجه به سطح خطا تنظیم کنید (به عنوان مثال ولتاژ بیش از حد، ولتاژ پایین، جریان بیش از حد، دمای غیر طبیعی).
• مدیریت تعادل:کاهش تفاوت بین سلول ها از طریق تکنولوژی مساوی سازی منفعل یا فعال برای افزایش عمر باتری.
• ارتباطات و مدیریت داده ها:پشتیبانی از اتوبوس CAN، بلوتوث و سایر پروتکل های ارتباطی برای انتقال وضعیت باتری به دستگاه ها یا سیستم عامل های خارجی.

توابع اصلی PCM

• حفاظت از شارژ بیش از حد: قطع مدار شارژ زمانی که ولتاژ واحد از مقدار آستانه (به عنوان مثال 4.25V) فراتر رود
• حفاظت از بیش از حد تخلیه: جلوگیری از افت ولتاژ واحد واحد به زیر حد حداقل (به عنوان مثال 2.3V)
• حفاظت از جریان بیش از حد و مدار کوتاه: محدودیت جریان غیر طبیعی توسط لوله یا فیوز MOS.
• حفاظت از دمای پایه: برخی از PCM ها سنسورهای دمایی را ادغام می کنند، اما عملکرد ساده تر است

روابط سلسله مراتبی و ادغام سیستم ها

سلسله مراتب عملکردی

• PCM لایه پایه حفاظت است: تمرکز بر حفاظت فوری سخت افزاری، معمولا به عنوان اولین خط دفاع برای سلول های تک یا بسته های باتری کوچک.
• BMS لایه مدیریت پیشرفته است: الگوریتم های هوشمند، ارتباطات و عملکردهای تعادل در بالای PCM برای سیستم های باتری پیچیده (به عنوان مثال وسایل نقلیه الکتریکی،ذخیره سازی انرژی صنعتی).

روش ادغام

• سیستم های ولتاژ پایین: به عنوان مثال دوچرخه های الکترونیکی، الکترونیک مصرفی، PCM می توانند به طور مستقل کار کنند.
• سیستم های ولتاژ بالا: به عنوان مثال وسایل نقلیه الکتریکی، ذخیره انرژی شبکه، BMS معمولاً عملکرد محافظت سخت افزاری PCM را برای تشکیل یک معماری حفاظت چند سطحی ادغام می کند.

مقایسه تفاوت های عملکرد اصلی

سناریوهای کاربرد و همکاری

سناریوهای کاربرد مستقل

• سناریوهای غالب PCM

بسته های باتری تک سلولی یا سری پایین (به عنوان مثال تلفن های همراه، باتری های شارژ پذیر) ، که به پاسخ سریع سخت افزار متکی هستند

• سناریوهای تحت سلطه BMS

باتری های چند رشته ای (به عنوان مثال، وسایل نقلیه الکتریکی) با استراتژی های شارژ و تخلیه تنظیم شده به صورت پویا

حالت کار همکاری

• طراحی افزوده

در سناریوهای امنیت بالا مانند ذخیره سازی انرژی صنعتی، BMS و PCM یک مکانیسم حفاظت دوگانه را تشکیل می دهند (به عنوان مثال، معماری حفاظت سه طبقه)

• کنترل لایه دار

PCM به عنوان لایه پایین حفاظت عمل می کند و BMS بهینه سازی جهانی را انجام می دهد. به عنوان مثال BMS هنگام تشخیص عدم تعادل سلولی، تعادل را آغاز می کند.در حالی که PCM مدار را فقط در موارد شدید قطع می کند

انتخاب توصیه ها و روند

مبنای انتخاب

• اندازه بسته باتری:PCM برای <20 سلول اختیاری است؛ BMS برای >20 سلول مورد نیاز است.
• الزامات عملکردی:اگر برآورد SOC، ارتباطات یا تعادل فعال مورد نیاز باشد، باید BMS انتخاب شود.

روند تکنولوژی

• حرکت BMS به سمت دقت بالا و هوش (به عنوان مثال، الگوریتم های هوش مصنوعی پیش بینی SOH)
• PCM هنوز در سناریوهای کم هزینه تسلط دارد، اما نفوذ BMS به دلیل افزایش تقاضا برای امنیت افزایش می یابد

خلاصه کن

BMS و PCM نقش های ′′Intelligent Butler′′ و ′′Basic Defender′′ را در حفاظت از باتری های لیتیوم دارند.BMS مدیریت جامع را از طریق الگوریتم های نرم افزاری و توانایی ارتباطات تحقق می بخشد، در حالی که PCM پاسخ سریع سخت افزاری را به عنوان هسته می گیرد. هر دو می توانند به طور مستقل در سناریوهای مختلف اعمال شوند یا با هم کار کنند تا یک سیستم حفاظت چند سطحی را تشکیل دهند.با افزایش پیچیدگی سیستم باتری، اهمیت BMS به طور فزاینده ای برجسته می شود، اما PCM هنوز در سناریوهای ساده ضروری است.