O que é um sistema de gerenciamento de bateria (BMS)?

BMS significa coisas diferentes para pessoas diferentes. Para alguns, é simplesmente monitoramento de bateria, verificando os principais parâmetros operacionais durante a carga e descarga, como tensões e correntes e a temperatura interna e ambiente da bateria. Os circuitos de monitoramento normalmente forneceriam entradas para dispositivos de proteção que gerariam alarmes ou desconectariam a bateria da carga ou do carregador caso algum dos parâmetros ficasse fora dos limites.

Para o engenheiro de energia ou da fábrica responsável pela energia em espera, cuja bateria é a última linha de defesa contra um apagão de energia ou uma queda da rede de telecomunicações BMS significa Sistemas de Gerenciamento de Bateria. Esses sistemas abrangem não apenas o monitoramento e a proteção da bateria, mas também métodos para mantê-la pronta para fornecer potência total quando solicitada e métodos para prolongar sua vida útil. Isso inclui tudo, desde o controle do regime de cobrança até a manutenção planejada.

Para o engenheiro automotivo, o Sistema de Gerenciamento de Bateria é um componente de um Sistema de Gerenciamento de Energia de ação muito mais complexo e deve fazer interface com outros sistemas de bordo, como gerenciamento do motor, controles de clima, comunicações e sistemas de segurança.

Existem, portanto, muitas variedades de BMS.

Como funciona o BMS

O Orion Battery Management System (BMS) executa três funções principais:

1. Protege a bateria contra sobrecarga (tensões das células muito altas) ou sobre descarga (tensões das células muito baixas), prolongando assim a vida útil da bateria. Ele faz isso monitorando constantemente cada célula da bateria e calculando exatamente quanta corrente pode entrar (fonte, carga) e sair (carregar, descarregar) da bateria sem danificá-la. Esses limites de corrente calculados são então enviados para a fonte (normalmente um carregador de bateria) e carga (controlador do motor, inversor de potência, etc.), que são responsáveis por respeitar esses limites.

2. Ele calcula o estado de carga (a quantidade de energia restante na bateria) rastreando a quantidade de energia que entra e sai da bateria e monitorando as tensões das células. Esse valor pode ser considerado como um medidor de combustível que indica quanta energia resta na bateria.

3. Ele monitora a saúde e a segurança da bateria verificando constantemente se há curtos, conexões soltas, quebras no isolamento dos fios e células da bateria fracas ou com defeito que precisam ser substituídas.

Existem também funções secundárias que o BMS executa:

1. Equilibra todas as células da bateria, eliminando de forma inteligente o excesso de energia das células que estão mais carregadas do que outras. Isso fornece a quantidade máxima de energia utilizável (capacidade) do pacote de bateria, pois o pacote é tão forte quanto a célula mais fraca.

2. Monitora a temperatura da bateria e controla um ventilador da bateria para regular a temperatura da bateria. Além disso, ele monitora constantemente a saída do ventilador para garantir que esteja funcionando corretamente.

3. Fornece informações e valores em tempo real para outros dispositivos, como controladores de motor, carregadores, monitores e registradores de dados usando vários métodos diferentes (CANBUS, saídas analógicas e saídas digitais).

4. Armazena códigos de erro e informações de diagnóstico abrangentes para ajudar a corrigir problemas com a bateria, caso surjam problemas.

O BMS é parte de um sistema de segurança multinível com os seguintes objetivos e salvaguardas

Química celular intrinsecamente segura

Auditoria de projeto técnico celular

Fornecedor de células e auditoria de produção

Competência técnica da equipe

Controles de processo (instalado e funcionando)

Dispositivos de segurança de nível de célula (internos)

Dispositivo de interrupção de circuito (CID) Corta o circuito se os limites de pressão interna forem excedidos

Desligue o separador

Ventilação de pressão

Dispositivos de circuito externo

Resistores PTC (apenas aplicações de baixa potência)

Fusíveis

Isolamento de célula e bateria. Separação elétrica e mecânica (contatores e separação física) para evitar a propagação de eventos

Software BMS

Acompanhamento de todos os indicadores chave acoplados às ações de controle. (Resfriamento, desconexão de energia, gerenciamento de carga)

Controlar ações ou desligar em caso de condição fora dos limites

Hardware BMS - backup à prova de falhas

Desligue o hardware em caso de falha do software. Definir limites ligeiramente mais altos

Bateria desligada em caso de falha na fonte de alimentação BMS de baixa tensão

Contenção

Recipiente externo robusto com ventilação controlada

Barreiras físicas entre células

Conclusões

O BMS é necessário para medir o estado de carga e a condição da bateria de lítio devido às suas características de carga / descarga e considerações de segurança. Ele executa várias funções importantes para garantir que a capacidade da bateria possa ser maximizada, como balanceamento de células e controle de carregadores. Algumas empresas de baterias podem achar que não é necessário construir um bms internamente. Mas, na verdade, é uma parte essencial da bateria. O sistema de gerenciamento BMS da bateria de íon-lítio é uma garantia poderosa para o uso seguro da bateria, de forma que a bateria esteja sempre em um processo de carga e descarga seguro e controlável, o que melhora muito o ciclo de vida da bateria durante o uso real.