儲能系統(tǒng)如何方便及安全地管理電池組

鋰離子和其他電池化學(xué)品不僅是汽車界的關(guān)鍵元素,而且主要用于儲能系統(tǒng)。例如,千兆工廠每天可以從可再生發(fā)電中提取數(shù)兆瓦特小時的能源。我們?nèi)绾谓忉尦^24小時的能源網(wǎng)所承受的各種負(fù)擔(dān)?這可以通過使用電池儲能系統(tǒng)來實現(xiàn)。本文討論了電池管理控制器解決方案及其在EPS開發(fā)和部署中的有效性。

離子電池挑戰(zhàn)

需要一個電池管理系統(tǒng)來使用?離子CELL。由于鋰離子電池可能是危險的,所以該電池是不可或缺的。如果充電過量,他們可以經(jīng)歷熱失控和爆炸。如果過度釋放,CELL內(nèi)就會發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而永久性地影響其容納電荷的能力。這兩起案件都涉及以危險和昂貴的方式丟失電池。此外,由于鋰離子電池通常被堆疊而形成電池組,所以需要一個電池組。充電堆疊的電池通常是通過應(yīng)用與堆棧平行的恒流源進行的。然而,這也帶來了平衡的挑戰(zhàn),即保持所有CELL處于同一充電狀態(tài)的行為。我們怎樣才能在電池堆中的任何一個電池不充電或過度放電的情況下完全充電或釋放所有電池?平衡是一個好的房舍管理處的許多重要好處之一。房舍管理處的主要職能包括:

· 監(jiān)測電池電壓、電池溫度和進出口電流等參數(shù)

· 用庫侖計數(shù)器測量上述參數(shù)以及安培秒內(nèi)的電荷和放電電流來計算電感。

· CELL平衡(被動),以確保所有CELL處于同一狀態(tài)

BMS解決方案

模擬設(shè)備公司房舍管理處設(shè)備有一個廣泛的家庭。例如Adbms1818,最適合?工業(yè)的的應(yīng)用,可以測量電池堆的18個電池.需要一個單片機(單片機)來操作任何的AdbmsIC。單片機與該系統(tǒng)進行通信,接收測量數(shù)據(jù),并進行計算以確定該系統(tǒng)和其他參數(shù)。雖然大多數(shù)單片機都可以與bms進行通信,但并非所有的都是合適的。具有廣泛的處理能力的單片機是可取的。特別是當(dāng)需要一個大的電池棧時(一些堆棧可以達到1500V,由多達32個Adbms18個S連接在一個雛菊鏈中),該系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)可能很大。在這種情況下,在處理結(jié)果時,單片機必須有足夠大的帶寬來與系統(tǒng)中不同的管理系統(tǒng)綜合控制系統(tǒng)進行通信。作為房舍管理處平臺解決方案的一部分,?MAX32626MKU有兩個供應(yīng)來源,通過一個電力路徑控制器進行管理。電力路徑控制器優(yōu)先基于機上電源需求(連接外圍設(shè)備和處理負(fù)載等)供應(yīng)源。)。

大多數(shù)的ADI監(jiān)控集成電路采用可堆疊的高電壓系統(tǒng)架構(gòu),這意味著多個模擬前端(AFES)可以連接在一個雛菊鏈中。因此,被稱為能量存儲控制器單元的房舍管理處控制器板的主要特點之一是,它同時與多個AFES工作。

展示了典型的bms框圖,其中的ces用藍色突出顯示。雖然該系統(tǒng)沒有為功能安全應(yīng)用程序進行優(yōu)化,但用戶可以實現(xiàn)保護電路和/或冗余,以達到某些安全完整性水平要求。

BMS控制器板硬件和軟件

硬件信息

Adi的ESTS接口與各種各樣的CBM設(shè)備(AFE,氣體表,伊斯斯皮收發(fā)器)。房舍管理處控制器委員會硬件和組件的重點是:

· 板上單片機:ARM皮層M4MAX32626適用于儲能應(yīng)用。它在低功率下運行,并且在速度上優(yōu)于其他系統(tǒng),因為它有一個在96兆赫頻率下運行的內(nèi)部振蕩器。在低功率模式下,它可以運行的速度低到4兆赫,以節(jié)省電源。它具有極好的電源管理功能,如600na低功率模式電流和啟用實時時鐘。MAX32626還容納了各種各樣的外圍設(shè)備,包括SPI、UART、I。 2 C,1線接口,USB2.0,壓水機,10位ADC等。該單片機中加入了具有先進安全功能的信任保護單元。

· 接口:擁有多個接口:

· IIC

· 在高壓屏障上進行穩(wěn)健和安全的信息傳輸

· 為板子供電并閃光單片機

· 用于單片機編程和調(diào)試的JTAG

· 連接器(能夠更靈活地添加兼容板,如以太網(wǎng)屏蔽、傳感器屏蔽板,甚至是原屏蔽)

· 等離子收發(fā)器:2×?LTC6820 在雛菊鏈上使用單個雛菊鏈來實現(xiàn)與管理系統(tǒng)綜合控制系統(tǒng)的同向通信?轉(zhuǎn)換器 .這就確保了該板完全與連接到大電壓電池堆棧上的吧。雙等離子收發(fā)器的存在提供了冗余和可逆的孤立通信,主機單片機交換通信端口以監(jiān)測信號的完整性(該板的未來發(fā)展將包括?Adbms6822 [雙等離子收發(fā)收發(fā)機],用于提高數(shù)據(jù)速率和支持最新的國際建筑設(shè)計協(xié)會房舍管理處綜合控制系統(tǒng)中的低功率電池監(jiān)測功能)。

· 電力管理:

· 電源可以由直流插孔或USB通過USB2.0接口連接到PC機(可用USB-C連接器)。

· 一種優(yōu)先級電路,使用?LTC4415 ,管理及選擇供應(yīng)來源。它根據(jù)控制器和外圍設(shè)備的負(fù)載來選擇直流插孔或USB-C輸入。例如,如果一個阿杜伊諾屏蔽是連接和運行的,板的功率消耗將增加超過UBC-C所能提供的。LTC4415的理想配置或架構(gòu)將隨后切換到選擇直流插孔作為供應(yīng)源。

· 電力鏈提供不同的電壓軌(3.3V,2.5V和5V),這些可以通過跳線器配置。

· 安全和保護:MAX32626控制機上孤立的閘門司機,?ADuM4120 ,驅(qū)動一個連接到外部接觸器(例如電池板上的)的NFET。這具有保護功能,因為單片機將通過Adm4120開關(guān)MOSFET開關(guān)打開接觸器,并在緊急或故障情況下斷開電池。

軟件信息

在軟件上,ADI提供了一個完整的解決方案,其中包括一個開放源代碼的圖形用戶界面(圖形用戶界面),可以用來與控制板進行通信。圖形界面支持多達3個連接到雛菊鏈的Adbms設(shè)備。

通過易于擴展的定義明確的開源通信協(xié)議,用戶界面與單片機進行通信。協(xié)議定義了通過串口發(fā)送到單片機的消息。這些消息是環(huán)路重復(fù)檢查-保護,以啟用錯誤檢測。這些消息允許用戶有序地連接和斷開單片機,設(shè)置系統(tǒng)參數(shù),執(zhí)行測量,啟用和檢查故障,并為Adbms部分編寫任何必要的命令。在單片機中的應(yīng)用程序代碼使用自由的RTOS線程來執(zhí)行并行操作。這是有用的,因為測量線程可以與故障檢查線程并行運行,從而可以實現(xiàn)故障間隔時間。

提供了一個軟件接口,該接口與管理事務(wù)處控制器板一起編寫,并以比頓編寫。主要用戶部分如下:

· 系統(tǒng)選項卡:這是應(yīng)用程序的主登陸頁面。它允許用戶建立串行PC通信,選擇連接的AFE板的數(shù)目,并確定測量間隔和閾值用于過電壓和過電壓檢查。點擊連接后,用戶準(zhǔn)備開始測量.如果兩個系統(tǒng)狀態(tài)燈都變成綠色,則根據(jù)用戶輸入的板數(shù)顯示測量選項卡。

· BMS選項卡(s)顯示了由ECE處理到每個連接的AFE的測量結(jié)果。該選項卡(S)包含單元格和gpio電壓,狀態(tài)和故障讀數(shù)由AFE板。電池電壓測量也是圖形化的表示和繪制的實時。

· 參考選項卡:圖形界面包括一個引用選項卡,它代表了一個高層次的棋盤和圖表。

設(shè)計圖和格伯文件以及評估固件、圖形界面和用戶指南都是開放源代碼,由農(nóng)業(yè)發(fā)展署提供。

在快速發(fā)展的能源市場中,對貝絲的需求迫在眉睫。迫切需要一個可以部署的完整解決方案。還需要支持,以加快市場時間,而不是增加未知的延遲。阿迪準(zhǔn)備用它的斯庫來充分滿足這一需求。該董事會提供了BCES所需的關(guān)鍵功能,并為進一步發(fā)展提供了靈活性的完整基礎(chǔ)。

使用可持續(xù)發(fā)展倡議的房舍管理處控制器解決方案,用戶將能夠:

· 同時評估多個AFES,因為該解決方案針對可堆疊和可伸縮架構(gòu)。不需要額外的等離子收發(fā)板。

· 通過機載JTAG、狀態(tài)LED和各種連接器和接口,無縫地調(diào)試吧。

· 利用開源硬件和軟件,減少進入市場的時間。