Défis de conception du matériel de la batterie BMS

Au moment du développement rapide de la technologie des batteries, le système de gestion des batteries (BMS) est un élément clé pour assurer un fonctionnement sûr et efficace des batteries,et sa conception matérielle fait face à de nombreux défisVoici quelques-uns des principaux défis et tendances de l'industrie en matière de conception de matériel BMS.

1Défi de précision

• Le BMS nécessite une mesure précise des paramètres de tension, de courant et de température de la batterie afin d'estimer avec précision l'état de charge de la batterie (SOC).état de santé (SOH) et état de puissance (SOP)Les caractéristiques chimiques des batteries sont complexes et sont affectées par divers facteurs tels que la température et le vieillissement.Par exemple:, les batteries au lithium-fer phosphate (LFP) ont une faible densité d'énergie mais un faible coût, une longue durée de vie et sont stables, tandis que les batteries au lithium au nickel-cobalt-manganèse (NMC) ont une forte densité d'énergie mais un coût élevé.
• La mesure précise de la tension de la batterie est l'un des principaux défis, qui est affectée par des facteurs tels que l'auto-décharge et les changements de charge de la batterie.Les changements de température auront également une incidence significative sur les performances de la batterie et la précision de la mesurePar exemple, des températures élevées accéléreront le vieillissement de la batterie et réduiront sa capacité et ses performances.

2. Défis en matière de sécurité

• L'une des tâches essentielles du BMS est de s'assurer que la batterie fonctionne dans une plage de sécurité et de prévenir les situations anormales telles que la surcharge, la surdécharge, le surcourant et la surtempérature.,la surcharge entraînera une perte d'équilibre des réactions chimiques à l'intérieur de la batterie, la production de gaz, une augmentation de la pression à l'intérieur de la batterie et même des situations dangereuses telles que des renflements,incendie ou explosionLa surcharge peut provoquer des changements chimiques irréversibles dans les matériaux des électrodes à l'intérieur de la batterie, réduisant ainsi les performances et la durée de vie de la batterie.
• La gestion thermique des batteries est également un problème de sécurité important dans la conception du matériel BMS. Les batteries au lithium utilisent généralement des électrolytes inflammables.L'électrolyte se décompose et libère de la chaleur.Même si la fuite thermique n'est pas atteinte, des températures de fonctionnement élevées peuvent accélérer le vieillissement de la batterie.

3Les défis de la gestion thermique

• Le BMS nécessite une mesure précise des paramètres de tension, de courant et de température de la batterie afin d'estimer avec précision l'état de charge de la batterie (SOC).état de santé (SOH) et état de puissance (SOP)Les caractéristiques chimiques des batteries sont complexes et sont affectées par divers facteurs tels que la température et le vieillissement.Par exemple:, les batteries au lithium-fer phosphate (LFP) ont une faible densité énergétique mais un faible coût, une longue durée de vie et sont stables,alors que les batteries au lithium au nickel-cobalt-manganèse (NMC) ont une forte densité d'énergie mais un coût élevé PDF.
• La mesure précise de la tension de la batterie est l'un des principaux défis, qui est affectée par des facteurs tels que l'auto-décharge et les changements de charge de la batterie.Les changements de température auront également une incidence significative sur les performances de la batterie et la précision de la mesurePar exemple, des températures élevées accéléreront le vieillissement de la batterie et réduiront sa capacité et ses performances.

4Le défi du coût

• La conception matérielle du BMS doit trouver un équilibre entre le coût et les performances.ce qui augmente le coût du systèmePar exemple, l'utilisation de capteurs de haute précision et de convertisseurs analogiques en numériques peut améliorer la précision des mesures, mais entraîne également des coûts plus élevés.
• Pour les systèmes de batterie à grande échelle tels que les véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie, le coût du BMS représente une part considérable du coût total du système,qui peuvent entraver son utilisation généralisée dans certaines applications coûteusesPar conséquent, comment réduire les coûts tout en assurant les fonctions et les performances du BMS est un défi important pour la conception du matériel.

5. Défis en matière d'évolutivité

• La conception d'une architecture BMS qui peut s'adapter à différentes tailles de batterie, à la chimie et aux configurations est un défi.Le BMS doit être en mesure de s'adapter aux besoins futurs de manière flexible sans modifications ou remplacements à grande échelle..
• Par exemple, dans les véhicules électriques, la capacité et la configuration de la batterie peuvent varier en fonction du modèle,et le BMS doit pouvoir être facilement étendu et ajusté pour répondre aux besoins de différents modèlesDans le même temps, pour l'utilisation secondaire des batteries retirées des véhicules électriques,Le BMS doit également avoir une bonne évolutivité pour répondre aux besoins de performance et de sécurité de ces batteries vieillissantes..

6Défi de fiabilité

• Le matériel BMS doit fonctionner de manière stable dans diverses conditions de fonctionnement et environnements afin d'assurer la fiabilité et la sécurité du système de batterie.les composants matériels peuvent être défectueux ou leurs performances dégradées en raison de facteurs tels que les interférences électromagnétiques, vibration et humidité.
• Par exemple, lors d'un véhicule électrique, le BMS est soumis à des interférences électromagnétiques causées par des moteurs et d'autres dispositifs électroniques,qui peuvent affecter la communication et la transmission normales des données du BMSEn outre, la batterie sera soumise à des vibrations et des chocs pendant la conduite du véhicule, ce qui peut également endommager les composants matériels du BMS.

7Les défis de la conformité de la certification

• La conception du BMS doit être conforme à diverses normes de sécurité et de performance, telles que ISO 26262 pour les applications automobiles et UL 1973 pour les batteries fixes.Le respect de ces exigences de certification augmente la complexité de la conception et du développement.
• Les exigences en matière de certification des BMS varient selon les domaines d'application et les régions. Les concepteurs de BMS doivent tenir pleinement compte de ces exigences à chaque étape de la conception,de la sélection des composants aux essais d'assurance de la qualité et à la préparation de la fabrication pour garantir que le produit peut passer la certification et être mis sur le marché avec succès.

8Le défi de la communication

• Dans les grands systèmes de batteries, l'électronique de surveillance et de contrôle est souvent répartie sur plusieurs composants de circuits imprimés plutôt que sur un seul ordinateur BMS centralisé.données de mesure critiques, les données de sécurité et les données d'état de la batterie doivent être continuellement synchronisées entre plusieurs nœuds de microcontrôleur.empêchant l'évaluation correcte de la tension de la pile de batterie et déclenchant une réponse de protection en cas de situation hors de portée.
• Par exemple, dans les véhicules électriques, une communication efficace et fiable est nécessaire entre le BMS et d'autres systèmes tels que les chargeurs embarqués, les onduleurs, etc.pour obtenir une gestion et un contrôle précis de la batterieLes défaillances de communication peuvent entraîner une mauvaise gestion de la batterie, affectant les performances et la sécurité du véhicule.

9. Tendances à venir

• Internet intégré des objets (IoT):Intégrer le BMS à l'Internet des objets pour permettre la surveillance et le contrôle à distance et améliorer l'efficacité opérationnelle.BMS peut identifier à l'avance les problèmes potentiels de la batterie et les avertir pour assurer le fonctionnement stable du système.
• Technologie des batteries à l'état solideLes batteries à l'état solide ont attiré beaucoup d'attention en raison de leur forte densité d'énergie et de leur bonne sécurité, mais leurs caractéristiques nécessitent une gestion et un contrôle précis par le BMS.Le BMS doit être optimisé pour les caractéristiques des batteries à l'état solide afin de tirer pleinement parti de leurs avantages et de relever les nouveaux défis.
• Application d'utilisation secondaire:L'utilisation de batteries de véhicules électriques retirées dans des scénarios d'utilisation secondaire tels que les systèmes de stockage d'énergie impose des exigences plus élevées aux BMS.évaluer avec précision leurs performances et leur état de santé, et assurer la sécurité et l'efficacité.