リアルタイム監視とは何ですか?{0}
BMS はパック内で何が起こっているのかを知る必要があります。セルごとの電圧、合計電流、複数点の温度。このデータは、時々サンプリングされるのではなく、継続的に受信されます。それがリアルタイムのモニタリングです。-
電圧測定
BMS 設計におけるコストのほとんどはここに費やされます。
各セルまたは並列グループには、アナログ フロントエンド IC に戻る独自の電圧検出ラインが必要です。扱いやすい16Sパックです。 100S 以上の EV パックの場合、複数の AFE チップがデイジー チェーン接続され、それらの間の通信が分離され、きれいに配線するのに多大な労力を要するワイヤー ハーネスが必要になります。-ノイズ拾いは常に戦いです。ロングセンスワイヤーはアンテナとして機能します。ツイストペアが役に立ちます。高電流パスをセンスラインから遠ざけると、さらに効果的です。{10}
AFE の精度仕様は、人々が予想しているよりもはるかに重要です。 NMC セルの使用可能な電圧範囲はおそらく 1.4V です。 4.2V で十分です。 4.25Vでは、リチウムをメッキしてセルを壊すことになります。それは 50mV のマージンです。 AFE の精度が ±15mV であれば、測定誤差だけですでに予算の半分以上を使い切っていることになります。これが、まともなリチウム バッテリー パック サプライヤーの高電圧パックが高価な AFE-6815、6813 を使用する理由です。-安いものは4S電動工具パックに適しています。トラクションのためではありません。
LFP は上端では寛容ですが、電圧曲線が中間で非常に平坦であるため、SOC の推定が難しくなります。高い精度が必要になるのには別の理由があります。
現在
ホール効果センサーまたはシャント。ホールは電気的に絶縁されているため、設計が簡素化されます。シャントはより正確ですが、電流経路内に存在するため、BMS センシング回路はパック電圧と等しいコモンモード電圧を処理する必要があります。-。 400V システムでは簡単ではありません。
シャントも電力を消費します。 500A での 100µΩ シャントは 50mV 降下し、25W を消費します。それはあなたが管理しなければならない熱です。また、シャント抵抗は温度とともにドリフトするため、補償しない限り電流測定値もドリフトします。安価な BMS デザインはそうではありません。その後、SOC は 1 日のうちに消えますが、その理由は誰も知りません。
温度
サーミスタは安いです。配置は難しい部分です。
パックには 200 個のセルが含まれていますが、温度センサーは 6-8 個しかありません。彼らはどこへ行くのでしょうか？幾何学的中心のセルは他の熱源に囲まれているため、最も高温で動作します。ケーシング近くのセルは周囲の熱に熱を失います。バスバー近くのセルは、大電流接続から伝導熱を受け取ります。これを行うリチウム電池システムのメーカーは、センサーの位置を決定する前に CFD または少なくとも単純化された熱モデルを適切に実行します。残りはモジュールごとに 1 つのサーミスターを配置し、最善の結果を期待します。
センサーはセルに触れなければなりません。セル近くの空気中に浮遊しない。エンクロージャ内の気温からは、セルの表面温度についてほとんど何もわかりません。紙の上では問題ないように見えるパックでも、空気と細胞の表面の間に 8 ～ 10 度の違いがあることがわかりました。
サーマルインターフェースの材質も重要です。サーミスタと電池缶の間のドライコンタクトは高い熱抵抗を持ちます。読書は現実よりも遅れています。センサーが 45 度を示す頃には、セルはすでに 52 度に達しており、上昇している可能性があります。
BMS がデータに対して行うこと
SOC の推定が主なものです。クーロン カウンティングでは、時間の経過に伴う電流を積分します。 OCV ルックアップは、静止電圧と充電状態を関連付けます。カルマン フィルターなどはこの 2 つを組み合わせます。これらはどれも完璧には機能しません。電流測定は完璧ではなく、本当の開始点を知ることができないため、クーロンカウントはドリフトします。 OCV ルックアップではパックをしばらく休ませる必要がありますが、連続動作ではこのようなことは起こりません。カルマン フィルターは役に立ちますが、その効果は構築される細胞モデルと同等であり、細胞は老化します。
SOH の推定により劣化が追跡されます。能力の低下、抵抗の増加。これは通常、制御された充電または放電を定期的に実行し、ベースラインと比較することを意味します。一部のシステムでは、運用データからオンラインで推定しようとします。結果はさまざまです。
保護ロジックはより単純です。電圧が高すぎるため、充電を中止してください。低すぎるため、放電を停止してください。電流が高すぎるため、接続を外してください。温度が高すぎるため、出力を下げるか切断してください。これらは単なるしきい値の比較です。しきい値を適切に設定するには、少し考える必要があります。-きつくしすぎると常に誤トリップが発生し、緩すぎるとセルが損傷する可能性があります。{6}}
バランスを取る
細胞は時間の経過とともにバラバラになっていきます。パッシブバランシングは、通常 50 ～ 100mA で抵抗を介して過剰な電荷を焼き切ります。遅いですね。 4 時間の充電サイクル中に、パッシブ バランシングにより 200 ～ 400mAh が移動する可能性があります。セルが 2000mAh バランスを崩している場合は、それをカットすることはできません。
アクティブバランスでは、インダクタまたはコンデンサを使用してセル間で電荷を転送します。はるかに速く、より効率的で、より高価で、より複雑です。パックが毎日頻繁に使用される産業用リチウム バッテリー ソリューションの場合、アクティブ バランシングが合理的です。時々使用するものの、ほとんどの時間 SOC が 50% にとどまるパックの場合は、パッシブで問題ありません。
コミュニケーション
車両用CANバス。据え置き型のModbus。どちらも機能します。システムの残りの部分が使用するものを選択します。
クラウド接続は机上では良いように聞こえます。実際には、サイトの半分には不要な携帯信号があり、設置業者は外部アンテナの予算を立てていませんでした。定期的なアップロードによるローカル データ ログは、常時接続を前提とするよりも、ほとんどの商用リチウム バッテリー プロバイダーの導入に適しています。
規格
自動車向けの ISO 6469 および UN ECE R100。固定保管用の UL 9540。 OSHA および産業用充電エリアに関する地域の消防法。リチウム電池 OEM パートナーは、ターゲット市場にどれが適用されるかを知っておく必要があります。自動車規格における絶縁監視要件は、量産において何よりも人々をつまずかせます。
リアルタイム監視はオプションではありません。-問題は、どの程度の精度と精巧さが必要かということですが、それはセル、アプリケーション、および間違った場合の結果によって異なります。
