ระบบควบคุมซอฟต์แวร์ BMS ของชุดแบตเตอรี่ลิเธียม

ซอฟต์แวร์เบื้องหลัง BMS ควบคุมทุกอย่าง ผู้ผลิตส่วนใหญ่ถือว่าซอฟต์แวร์เป็นเทคโนโลยีหลัก เนื่องจากซอฟต์แวร์จะควบคุม BMS ทั้งหมด ฮาร์ดแวร์ส่วนใหญ่อาจใช้ส่วนประกอบที่มีจำหน่ายทั่วไป แต่ซอฟต์แวร์ต้องมีการออกแบบเฉพาะตัว ไม่เพียงแต่รวมโค้ดโปรแกรมหลายพันบรรทัดเท่านั้น แต่โค้ดอาจเกี่ยวข้องกับอัลกอริธึมหลายตัว ซอฟต์แวร์ควบคุมใช้ชุดสูตรทางคณิตศาสตร์และวิธีการคำนวณเพื่อทำความเข้าใจสถานะต่างๆ (SOx) ของแบตเตอรี่ทั้งหมดในเวลาที่ต่างกัน เช่น ปริมาณพลังงานและพลังงานที่สามารถใช้งานได้ในขณะนี้ SOC ปัจจุบันคือเท่าใด SOC เท่าใด เหลืออยู่ และ SOC ที่เหลืออยู่ในแบตเตอรี่เท่าใด อายุขัยคือเท่าไร? โดยทั่วไปอัลกอริทึมนี้จะขึ้นอยู่กับแบบจำลองที่ซับซ้อนมากและขึ้นอยู่กับระบบและโครงสร้างบางอย่างของเซลล์ ในกรณีส่วนใหญ่ ผู้ออกแบบ BMS จะศึกษาเซลล์ที่ทำงานในสภาพแวดล้อมของห้องปฏิบัติการที่มีการควบคุม เพื่อทำความเข้าใจว่าเซลล์ทำงานอย่างไรภายใต้สภาวะที่แตกต่างกัน จากนั้นจึงแปลสิ่งนี้เป็นโค้ด หลังจากทำซ้ำหลายขั้นตอน ในที่สุดนักออกแบบซอฟต์แวร์ก็จะสามารถออกแบบอัลกอริธึมที่เหมาะสมเพื่อทำนายประสิทธิภาพของเซลล์แบตเตอรี่ได้อย่างแม่นยำภายใต้สภาวะส่วนใหญ่ การออกแบบ BMS มีความซับซ้อนมากจนไม่สามารถใช้ BMS ที่เหมาะกับเซลล์แบตเตอรี่เคมีบางประเภทได้ ไม่สามารถนำไปใช้กับเคมีของเซลล์ประเภทอื่นได้ ตัวอย่างเช่น แรงดันไฟฟ้าทำงานทั่วไปของแบตเตอรี่ NMC คือ 3.7V ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าในการทำงานของแบตเตอรี่ LFP คือ 33V และแรงดันไฟฟ้าในการทำงานของตัวเหนี่ยวนำ LTO คือ 2.2V ดังนั้นอัลกอริธึมทั้งหมดจะต้องทราบแรงดันไฟฟ้าสูงสุดและต่ำสุดที่แบตเตอรี่สามารถทำงานได้ ขณะนี้ผู้ผลิต BMS บางรายได้พัฒนาซอฟต์แวร์ต่างๆ มากมายเพื่อรองรับฮาร์ดแวร์ของตนเองเพื่อปรับให้เข้ากับการใช้งานแบตเตอรี่ประเภทต่างๆ

BMS คือหน่วยควบคุมหลักของชุดแบตเตอรี่

เซลล์มีการเชื่อมต่อทางอิเล็กทรอนิกส์ หรือกลุ่มของเซลล์เชื่อมโยงกับแผงวงจรทาสเพื่อสร้างเป็นเซลล์ทั้งหมด มีการศึกษามากมายในอดีตที่ประเมินทั้งสองระบบ และไม่ได้แสดงให้เห็นว่าระบบสมดุลแบบแอคทีฟมีประโยชน์ในระยะยาว กล่าวอีกนัยหนึ่ง เท่าที่เกี่ยวข้องกับระดับทางเทคนิคในปัจจุบัน วิธีการปรับสมดุลทั้งสองวิธีมีประสิทธิภาพเท่าเทียมกันในแง่ของฟังก์ชันการทำงาน ค่าใช้จ่ายของระบบปรับสมดุลแบบแอคทีฟนั้นค่อนข้างสูงกว่าเล็กน้อย ฟังก์ชันอื่นๆ ของ BMS นอกเหนือจากฟังก์ชันการปรับสมดุลแล้ว BMS ยังมีฟังก์ชันที่สำคัญอื่นๆ อีกมากมาย ตัวอย่างเช่น แม้ว่าการปรับสมดุลความจุจะมีผลกระทบอย่างมากต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่ แต่ระบบกักเก็บพลังงานที่ไม่มีฟังก์ชันปรับสมดุลยังคงสามารถทำงานได้ อย่างไรก็ตาม การตรวจสอบอุณหภูมิและแรงดันไฟฟ้าของเซลล์และชุดแบตเตอรี่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยของระบบ ดังนั้นงานหลักประการหนึ่งของ BMS คือการตรวจสอบให้แน่ใจว่าระบบแบตเตอรี่และเซลล์ทำงานในสภาวะที่ปลอดภัย รวมถึงการตรวจสอบกระแสไฟฟ้าของก้อนแบตเตอรี่ แรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิของเซลล์และแบตเตอรี่ การตรวจสอบกระแสไฟของแบตเตอรี่สามารถกำหนดปริมาณพลังงานที่มีอยู่ในระบบระหว่างการชาร์จและการคายประจุ หากแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จของเซลล์แบตเตอรี่เกินแรงดันไฟฟ้าสูงสุดหรือแรงดันจำหน่ายต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำ จะทำให้เซลล์แบตเตอรี่ล้มเหลว เนื่องจากเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับ BMS ในการตรวจสอบแต่ละเซลล์ของชุดแบตเตอรี่ซีรีส์ ( ถ้าเซลล์เชื่อมต่อแบบขนาน ระบบ BMS ส่วนใหญ่จะถือว่าเซลล์เหล่านั้นเป็นเซลล์เดียว) ข้อมูลนี้สามารถแนะนำระบบได้ว่าจะเริ่มชาร์จเมื่อใดและจะหยุดคายประจุเมื่อใด การตรวจจับและจัดการอุณหภูมิของสถานะทางไฟฟ้าเป็นอีกหน้าที่ที่สำคัญ เนื่องจากการทำงานอย่างต่อเนื่องภายใต้สภาวะที่รุนแรงจะไม่เพียงทำให้อายุการใช้งานของแกนแบตเตอรี่สั้นลงเท่านั้น แต่ยังเพิ่มความเสี่ยงที่จะเกิดการระบายความร้อนของแกนแบตเตอรี่อีกด้วย BMS สามารถบอกระบบได้ว่าจำเป็นต้องทำการบำรุงรักษาแบตเตอรี่หรือไม่ แกนกลางถูกทำให้ร้อนหรือเย็นลง หน้าที่ที่สำคัญอีกประการหนึ่งของ BMS คือการสื่อสารกับระบบภายนอก BMS ขั้นสูงจำนวนมากสามารถรับข้อมูลจากตัวควบคุมยานพาหนะหรือเครื่องยนต์และส่งข้อเสนอแนะได้ ขั้นแรก BMS สามารถส่งความต้องการลดหรือหยุดการคายประจุแบตเตอรี่ จากนั้นส่งข้อมูลสถานะแบตเตอรี่ (เช่น ความจุและพลังงานของแผนที่แบตเตอรี่) และสุดท้ายแปลงข้อมูลเหล่านี้เป็นระยะทางหรืออายุการใช้งานเพื่อมอบให้กับผู้ใช้ สุดท้าย BMS ยังกำหนดเวลาเปิดและปิดคอนแทคเตอร์ในระบบควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ไปยังมอเตอร์หรือจากระบบชาร์จไปยังแบตเตอรี่เพื่อชาร์จ