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【揭秘】如何提高储能电池管理系统的可靠性

2015-11-11 11:28来源:中国智能电工网关键词:储能系统特斯拉电池管理系统收藏点赞

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较大型存储阵列的工作环境还带来了其他重大挑战。在逆变器电压很高/电流很大并因此而产生电流尖峰的情况下,BMS还必须在噪声极大的电气环境而且常常是温度很高的环境中提供精确、一致的数据。此外,BMS还必须针对内部模块和系统温度测量值提供广泛的 “精细” 数据,而不是有限的几项粗略的总计数据,因为这些数据对于充电、监视和放电而言是至关重要的。

由于这些电源系统的重要作用,因此它们的工作可靠性具有与生俱来的关键性。要把上面这个很容易表述的目标变成现实,BMS必须确保数据准确度和完整性以及连续的健康评估,这样BMS才能持续采取所需行动。实现坚固的设计和可靠的安全性是一个多级过程,BMS必须针对所有子系统预期可能出现的问题、执行自测试并提供故障检测,然后在备用模式和工作模式采用恰当的行动。最后一个要求是,由于高压、大电流和大功率,所以BMS 必须满足很多严格的监管标准要求。

系统设计将概念转变成真实世界的成果

尽管监视可再充电电池从概念上看很简单,只需将电压和电流测量电路放在电池端子处即可,但现实中的BMS却很不一样,要复杂得多。

坚固的设计始于对各节电池的全面监视,这对模拟电路功能提出了一些重要要求。电池读数需要达到毫伏和毫安级准确度,电压和电流测量值必须是时间同步以计算功率。BMS必须评估每次测量的有效性,因为它需要最大限度提高数据完整性,同时BMS还必须识别错误或有问题的读数。BMS不能忽视不寻常的读数,因为这种读数也许表明有潜在问题,但同时,BMS又不能根据有错误的数据采取行动。

模块化BMS架构提高了坚固性、可扩展性和可靠性。数据链路各部分之间需要隔离,以最大限度降低电气噪声的影响,并提高安全性,而模块化为实现隔离提供了方便。此外,先进的数据编码格式[例如循环冗余校验(CRC)差错检测和链接确认协议]可确保数据完整性,这样系统管理电路就可确信,它接收的数据就是所发送的数据。

采用了这些原理的BMS实例之一是由Nuvation Engineering(加拿大安大略省滑铁卢和美国加利福尼亚州桑尼维尔)开发的可扩展和可定制电池管理系统。凭借以可靠性和坚固性作为关键指标的电网电能存储系统和电源后备设备领域屡屡赢得设计案,Nuvation BMS设计正在逐步地证明自己的实力。这种现成有售的BMS之主要优势是其具有三个子系统的分层分级拓扑(参见图2),这三个子系统各具独特的功能,如图3所示。

图2:Nuvation Engineering公司的电池管理系统是AC电网和电池阵列之间的接口,该系统以先进的方式监督电池充电/放电,并提供DC/AC逆变器功能。

图3:Nuvation BMS的3大子系统:电池接口、电池组控制器、电源接口。该 BMS 由模块化、分级设计组成,可对多种功率级系统提供可扩展性、坚固性和可靠性。

原标题:如何提高储能电池管理系统的可靠性
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