I ré na forbartha tapa ar theicneolaíochtaí fuinnimh nua, úsáidtear cadhnraí litiam, mar na príomh -chomhpháirteanna stórála fuinnimh, go forleathan i bhfeithiclí leictreacha, i gcórais stórála fuinnimh, agus i leictreonaic tomhaltóra. Mar sin féin, tugann saintréithe ceimiceacha na gcadhnraí litiam isteach i rioscaí iomadúla le linn oibriú, mar shampla ró-mhuirearú, ró-urscaoileadh, agus rith chun srutha teirmeach. Ina theannta sin, is féidir leis an neamhréireacht i measc cealla aonair laistigh de phacáiste ceallraí tionchar díreach a imirt ar fheidhmíocht agus ar shaolré foriomlán. Chun aghaidh a thabhairt ar na dúshláin seo, tá an córas bainistíochta ceallraí (BMS) tagtha chun cinn mar theicneolaíocht lárnach chun oibriú sábháilte agus éifeachtúil cadhnraí litiam a chinntiú. Bainfidh an t -alt seo leis an ngá atá le BMS le haghaidh cadhnraí litiam agus a phríomhfheidhmeanna, ag tosú ó thréithe bunúsacha na gcadhnraí litiam.
I. An gá atá le BMS do chadhnraí litiam bunaithe ar a saintréithe
Éilíonn airíonna ceimiceacha na gcadhnraí litiam go n -imscaradh BMS chun rioscaí bunúsacha a mhaolú. Is féidir le ró -mhuirearú deascadh dendrites litiam a bheith mar thoradh ar dhromchla an leictreoid dhiúltach, agus d'fhéadfadh sé an deighilteoir a phionósú agus ciorcaid ghearra a chruthú nó fiú pléascanna. Os a choinne sin, is féidir le ró-urscaoileadh an scragall copair a dhíscaoileadh ar an leictreoid dhiúltach, agus mar thoradh air sin cailltear cumas dochúlaithe. Thairis sin, tá cadhnraí litiam an -íogair don teocht; Cuireann teochtaí arda dlús le dianscaoileadh leictrilít, agus laghdaíonn teochtaí ísle rátaí imirce litiam-ian, a théann i bhfeidhm ar éifeachtúlacht muirir agus urscaoilte. Ina theannta sin, is féidir le héagsúlachtaí i bparaiméadar amhail toilleadh agus friotaíocht inmheánach i measc cealla aonair laistigh de phacáiste ceallraí a bheith níos measa le himeacht ama, rud a chruthaíonn "éifeacht bhairille adhmaid" nuair a chuireann an chill is laige srian ar an bhfeidhmíocht fhoriomlán.
Cuireann BMS cosc go héifeachtach ar na rioscaí seo trí mhonatóireacht leanúnach a dhéanamh ar stádas ceallraí agus trí straitéisí muirir agus urscaoilte a choigeartú go dinimiciúil. Mar shampla, i bhfeithiclí leictreacha, cinntíonn BMS go n -oibríonn an pacáiste ceallraí laistigh de raon teochta is fearr de 25 céim go 40 céim agus go gcoinníonn sé difríochtaí voltais i measc cealla aonair laistigh de ± 10mV trí theicnící bainistíochta a chothromú, rud a shíneann saolré pacáiste ceallraí os cionn 30%. Léiríonn sonraí gur féidir le pacáistí ceallraí litiam atá feistithe le BMS níos mó ná 2000 timthriall muirir a bhaint amach, agus d'fhéadfadh na daoine gan BMS níos lú ná 1000 timthriall a bheith acu.
Ii. Feidhmeanna lárnacha BMS
(1) Monatóireacht agus meastóireacht ar an stát ceallraí
Fostaíonn BMS braiteoirí ardchruinnithe chun sonraí voltais, reatha agus teochta a bhailiú go leanúnach ó chealla aonair agus chun algartaim a úsáid chun staid an mhuirir (SOC) agus staid sláinte (SOH) na ceallraí a mheas. I bhfeithiclí leictreacha, mar shampla, ní mór do BMS na céadta cealla aonair a scanadh laistigh de mhilleasoicindí agus earráidí meastacháin SOC a chothabháil laistigh de ± 3% ag baint úsáide as halgartaim ar nós an scagaire Kalman. Ina theannta sin, déanann BMS monatóireacht ar athruithe ar fhriotaíocht inmheánach, rud a spreagann rabhaidh sláinte nuair a mhéadaíonn friotaíocht níos mó ná 30% den luach tosaigh.
(2) Rialú agus cosaint sábháilteachta a ghearradh agus a urscaoileadh
Rialaíonn BMS próisis mhuirir agus scaoilte cadhnraí trí rásanna sealaíochta agus lasca MOSFET a rialú. Le linn muirir, déanann an córas an sruth muirir a choigeartú go dinimiciúil bunaithe ar theocht na gceallraí, mar shampla ráta muirir 1C a úsáid ag 25 céim agus é a laghdú go 0. 5c ag 40 céim. Nuair a bhraitear voltais níos mó ná 4.2V nó ag titim faoi bhun 2.5V i gcealla aonair, gearrann BMS an ciorcad láithreach chun cosc a chur ar rómhuirearú agus ró-urscaoileadh. Ina theannta sin, tá cosaint ghearrchiorcaid sa chóras, atá in ann ciorcaid lochtacha a dhícheangal laistigh de 10 microseconds chun eachtraí teirmeacha teirmeacha a sheachaint.
(3) Bainistíocht theirmeach agus cothromaíocht cille
Is é atá i mbainistíocht theirmeach ná croílár BMS. Coinníonn an córas teocht an phacáiste ceallraí laistigh den raon is fearr trí fheistí amhail plátaí fuaraithe leachta, lucht leanúna fuaraithe aeir, nó scannáin téimh. Mar shampla, tá dearadh feadán fuaraithe leachtach serpentine ag an BMS i Tesla Model 3 chun difríochtaí teochta a rialú laistigh den phacáiste ceallraí go ± 2 chéim. Tugann cothromú cille, a baineadh amach trí theicnící gníomhacha nó éighníomhacha, aghaidh ar neamhréireacht i measc cealla aonair. Baineann cothromaíocht ghníomhach úsáid as tiontairí DC-DC chun fuinneamh a aistriú ó chealla ardchumais go cinn ísealchumais, ag baint amach éifeachtúlachtaí cothromaithe níos mó ná 90%, agus scaoileann cothromaíocht éighníomhach an iomarca fuinnimh trí fhriotóirí, atá oiriúnach d'iarratais atá íogair ó thaobh costais de.
(4) Idirghníomhaíocht chumarsáide agus sonraí
Déanann BMS cumarsáid le rialtóirí feithiclí, le stáisiúin muirir, agus le feistí eile trí chomhéadain ar nós bus agus Rs485. I bhfeithiclí leictreacha, tuairiscíonn BMS stádas ceallraí, lena n -áirítear SOC, SOH, agus dáileadh teochta, chuig an gcóras rialaithe feithicle gach 100 milleasoicind. Tacaíonn an córas freisin le prótacail dhiagnóiseacha, rud a spreagann aláraim trí leibhéal agus aschur cumhachta feithicle a theorannú nuair a thiteann friotaíocht inslithe faoi bhun 100Ω\/v. Tairgeann Ardchórais BMS cumais mhonatóireachta cianda, sonraí a uaslódáil chuig ardáin scamall trí líonraí 4G\/5G le haghaidh cothabhála réamh -mheasta.
Iii. Dúshláin theicniúla agus treochtaí forbartha BMS
In ainneoin dul chun cinn suntasach, tá dúshláin iomadúla fós ag teicneolaíocht BMS. Ar an gcéad dul síos, teastaíonn cruinneas agus costas braiteora a chothromú chun monatóireacht ard-bheachtais a bhaint amach, amhail cruinneas samplála voltais 0. 1mV agus cruinneas rialaithe teochta ± 0. Ar an dara dul síos, ní mór feabhas breise a chur ar fheidhmíocht fíor-ama na halgartaim chasta, go háirithe le linn cásanna muirir agus scaoilte ard-ráta, áit a gcaithfidh halgartaim mheastacháin SOC athrá a dhéanamh laistigh de 10 milleasoicind. Thairis sin, éilíonn tréithe éagsúla ceimiceacha na gcineálacha éagsúla ceallraí litiam (m.sh., NMC, LFP) inoiriúnaitheacht níos mó ó BMS.
Ag breathnú chun cinn, tiocfaidh BMS chun cinn i dtreo beachtais, faisnéise agus comhtháthaithe níos airde. Ar lámh amháin, feabhsóidh comhtháthú na halgartaim AI cruinneas tuar locht go dtí os cionn 95%, mar shampla, ag baint úsáide as líonraí néarach LSTM chun an saol úsáideach atá fágtha a thuar. Ar an láimh eile, déanfar BMS a chomhtháthú go domhain le pacáistí ceallraí, ag cruthú réitigh "ceallraí cliste" a d'fhéadfadh dlús fuinnimh toirtmhéadrach a mhéadú 20%. Ina theannta sin, laghdóidh teacht chun cinn na teicneolaíochta BMS gan sreang úsáid úim sreangaithe, laghdófar meáchan agus costas an chórais, agus tacóidh sé le dearadh éadrom i bhfeithiclí leictreacha.
Deireadh
Mar "inchinn" cadhnraí litiam, tugann BMS aghaidh ar phríomhcheisteanna a bhaineann le sábháilteacht, comhsheasmhacht, agus saolré trí mhonatóireacht fíor-ama, rialú beacht, agus bainistíocht chliste. Le forbairt thapa an tionscail fuinnimh nua, beidh tionchar díreach ag leibhéal teicneolaíochta BMS ar uasteorainn feidhmíochta na gcóras ceallraí. Sa todhchaí, soláthróidh uasghrádú cliste BMS agus a chomhtháthú le IoT agus le teicneolaíochtaí móra sonraí tacaíocht theicniúil níos iontaofa do chur i bhfeidhm forleathan cadhnraí litiam, ag tiomáint an réabhlóid fuinnimh nua go leibhéil níos airde.