नई ऊर्जा वाहनों के लिए बीएमएस की मूल संरचना और कार्य सिद्धांत

बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) की कोई सख्त परिभाषा नहीं है। हम इसे इस प्रकार समझ सकते हैं: बैटरी प्रबंधन प्रणाली एक उपकरण है जिसका उपयोग पावर बैटरी पैक की सुरक्षित रूप से निगरानी और प्रभावी ढंग से प्रबंधन करने, बिजली आपूर्ति प्रणाली के सामान्य संचालन को बनाए रखने और बैटरी जीवन को बढ़ाने के लिए किया जाता है। इसे आमतौर पर बैटरी नानी या बैटरी मैनेजर के रूप में जाना जाता है। यह बैटरी की परिचालन स्थिति (बैटरी वोल्टेज, करंट और तापमान) की निगरानी कर सकता है, बैटरी क्षमता (एसओसी) और संबंधित शेष ड्राइविंग रेंज की भविष्यवाणी कर सकता है, और बैटरी को ओवर डिस्चार्ज, ओवरचार्ज, ओवरहीटिंग और व्यक्तिगत कोशिकाओं के बीच गंभीर वोल्टेज असंतुलन से बचने के लिए प्रबंधित कर सकता है, जिससे बैटरी भंडारण क्षमता और चक्र जीवन का अधिकतम उपयोग हो सकता है।

वर्गीकरण:

बैटरी प्रबंधन प्रणालियों को उनकी संरचना के आधार पर वितरित सिस्टम, केंद्रीकृत सिस्टम और एकीकृत सिस्टम में वर्गीकृत किया जा सकता है।

1. वितरित प्रणाली

मूल परिभाषा:

एक वितरित बीएमएस, जिसे मॉड्यूलर बीएमएस के रूप में भी जाना जाता है, की विशेषता "विकेंद्रीकृत कार्य और केंद्रीकृत प्रबंधन" है। यह बैटरी डेटा अधिग्रहण और कुछ प्रसंस्करण कार्यों को बैटरी मॉड्यूल या बैटरी पैक के भीतर कई स्वतंत्र दास नियंत्रण इकाइयों को वितरित करता है, जबकि एक मास्टर नियंत्रण इकाई उन्नत एल्गोरिदम और वाहन संचार के लिए जिम्मेदार है।

व्यावसायिक विशेषताओं का विश्लेषण:

लाभ:

• उच्च स्केलेबिलिटी और मॉड्यूलरिटी: स्लेव नियंत्रण इकाइयों को जोड़ने या हटाने से, यह आसानी से अलग-अलग पावर और वोल्टेज स्तरों वाले प्लेटफ़ॉर्म के अनुकूल हो सकता है, जिससे प्लेटफ़ॉर्म आधारित डिज़ाइन की सुविधा मिलती है।
• सरल वायरिंग और उच्च विश्वसनीयता: प्रत्येक मॉड्यूल का सैंपलिंग हार्नेस बेहद छोटा और साफ-सुथरा है, जो लंबी दूरी के एनालॉग सिग्नल ट्रांसमिशन से हस्तक्षेप के जोखिम को कम करता है और माप सटीकता और सिस्टम विद्युत चुम्बकीय संगतता में सुधार करता है।
• उच्च सुरक्षा: उच्च {{0}वोल्टेज नमूनाकरण बिंदुओं को फैलाया जाता है, जिससे कम {{2}वोल्टेज प्रणालियों में उच्च {{1}वोल्टेज घुसपैठ का जोखिम कम हो जाता है। मास्टर नियंत्रण इकाई उच्च वोल्टेज क्षेत्र से दूर स्थित हो सकती है।

नुकसान:

• उच्च सिस्टम जटिलता: दो हार्डवेयर इकाइयों (मास्टर और स्लेव) और जटिल संचार प्रोटोकॉल के विकास और प्रबंधन की आवश्यकता होती है।
• अपेक्षाकृत उच्च लागत: एकाधिक स्लेव नियंत्रण इकाइयों की कुल हार्डवेयर लागत अधिक हो सकती है।
• विशिष्ट अनुप्रयोग: इलेक्ट्रिक वाहन, बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण प्रणाली, रोबोट, और अन्य परिदृश्य जिनमें उच्च मॉड्यूलरिटी, स्केलेबिलिटी, सुरक्षा और सटीकता की आवश्यकता होती है।

2. केंद्रीकृत प्रणाली

मूल परिभाषा:

केंद्रीकृत बीएमएस एक "एकीकृत अधिग्रहण, केंद्रीकृत प्रसंस्करण" वास्तुकला को अपनाता है। सभी कार्यों को एक ही केंद्रीय नियंत्रक में एकीकृत किया गया है, और सभी बैटरी सेल वोल्टेज और तापमान सिग्नल लंबी वायरिंग हार्नेस के माध्यम से सीधे केंद्रीय नियंत्रक पर अधिग्रहण बंदरगाहों से जुड़े हुए हैं।

व्यावसायिक विशेषताओं का विश्लेषण:

लाभ:

• सरल संरचना, कम लागत: एकल नियंत्रक, कोई मास्टर {{0} स्लेव संचार प्रोटोकॉल नहीं, अपेक्षाकृत सरल सॉफ्टवेयर विकास, और छोटी {{1} क्षमता प्रणालियों में सबसे कम समग्र लागत।
• प्रत्यक्ष डेटा प्रोसेसिंग: सभी डेटा को एक ही चिप के भीतर संसाधित किया जाता है, जिससे क्रॉस -नोड सिंक्रोनाइज़ेशन और ट्रांसमिशन देरी की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।

नुकसान:

• खराब स्केलेबिलिटी: नियंत्रक के I/O पोर्ट स्थिर हैं, जिससे अलग-अलग संख्या में बैटरी वाले सिस्टम को अनुकूलित करना मुश्किल हो जाता है।
• उच्च विश्वसनीयता जोखिम: लंबी दूरी के सैंपलिंग हार्नेस हस्तक्षेप के प्रति संवेदनशील होते हैं, जिससे माप सटीकता कम हो जाती है; असंख्य और लंबे हार्नेस के परिणामस्वरूप उच्च कनेक्टर विफलता दर होती है।
• अनम्य लेआउट: केंद्रीय नियंत्रक को बैटरी पैक के करीब होना चाहिए, और वायरिंग हार्नेस लेआउट तय किया गया है, जो समग्र वाहन लेआउट के लिए अनुकूल नहीं है।
• सुरक्षा संबंधी खतरे: सभी उच्च वोल्टेज नमूना बिंदु एक ही स्थान पर केंद्रित होते हैं, जिससे एकल बिंदु विफलता का खतरा पैदा होता है, जिससे संपूर्ण सिस्टम विफल हो जाता है।

विशिष्ट अनुप्रयोग: कम गति वाले इलेक्ट्रिक वाहन, बिजली उपकरण, छोटी क्षमता वाली ऊर्जा भंडारण अलमारियाँ, और बेहद सख्त लागत और स्थान आवश्यकताओं के साथ उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स।

3. एकीकृत प्रणाली

मूल परिभाषा:

एकीकृत बीएमएस विद्युत और यांत्रिक घटकों के गहन एकीकरण का उत्पाद है, जो "हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर एकीकरण, उच्च स्तर के एकीकरण" का प्रतीक है। यह बीएमएस (जैसे एएफई, एमसीयू) के मुख्य हार्डवेयर कार्यों को सीधे बैटरी पैक के नियंत्रण और सुरक्षा बोर्ड पर एकीकृत करता है, और कभी-कभी बैटरी पैक के भीतर अन्य घटकों (जैसे उच्च वोल्टेज डिस्कनेक्ट डिवाइस, वर्तमान सेंसर) के साथ भी भौतिक रूप से एकीकृत होता है।

व्यावसायिक विशेषताओं का विश्लेषण:

लाभ:

• छोटा आकार, अत्यधिक उच्च स्थान उपयोग: सीमित स्थान वाले अनुप्रयोगों के लिए बहुत उपयुक्त।
• लागत और आपूर्ति श्रृंखला अनुकूलन: केसिंग और कनेक्टर जैसी सामग्रियों को कम करता है, उत्पादन और संयोजन को सरल बनाता है।
• मजबूत प्रदर्शन लक्ष्यीकरण: विशिष्ट बैटरी पैक के लिए अनुकूलित डिज़ाइन, इष्टतम प्रदर्शन प्राप्त करना।

नुकसान:

• लगभग कोई स्केलेबिलिटी नहीं: बैटरी पैक के साथ गहराई से एकीकृत, इसका उपयोग अन्य विशिष्टताओं की बैटरी प्रणालियों के लिए नहीं किया जा सकता है।
• कठिन रखरखाव और प्रतिस्थापन: विफलता के मामले में, आमतौर पर पूरे नियंत्रण बोर्ड या यहां तक ​​कि पूरे बैटरी पैक मॉड्यूल को बदलने की आवश्यकता होती है।
• ऊष्मा अपव्यय और पृथक्करण चुनौतियाँ: उच्च -घनत्व एकीकरण ऊष्मा अपव्यय डिज़ाइन में चुनौतियाँ लाता है, और उच्च और निम्न वोल्टेज सर्किट पृथक्करण डिज़ाइन के लिए उच्च आवश्यकताएँ लाता है।

विशिष्ट अनुप्रयोगों में शामिल हैं: उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, इलेक्ट्रिक दोपहिया वाहन, कॉम्पैक्ट घरेलू ऊर्जा भंडारण उत्पाद, और कुछ पीएचईवी/एचईवी वाहनों के लिए बैटरी पैक जो अधिकतम स्थान उपयोग को प्राथमिकता देते हैं।

बैटरी प्रबंधन प्रणाली में मुख्य रूप से निम्नलिखित भाग होते हैं: एक केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई (जिसे मुख्य नियंत्रण मॉड्यूल या ईसीयू भी कहा जाता है), एक डेटा अधिग्रहण इकाई (अधिग्रहण मॉड्यूल बीएमयू), एक संतुलन इकाई, एक डिस्प्ले इकाई, नियंत्रण घटक (रिले, फ़्यूज़), और पहचान घटक (रिसाव का पता लगाना, वर्तमान सेंसर, तापमान सेंसर, आदि)।

केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई में एक मुख्य नियंत्रण बोर्ड और एक उच्च वोल्टेज नियंत्रण सर्किट होता है; डेटा अधिग्रहण इकाई में एक तापमान अधिग्रहण मॉड्यूल और एक वोल्टेज अधिग्रहण मॉड्यूल होता है। अधिकांश अनुप्रयोगों में, संतुलन मॉड्यूल और डिटेक्शन मॉड्यूल एक साथ एकीकृत होते हैं; डिस्प्ले यूनिट में एक डिस्प्ले बोर्ड, एक एलसीडी स्क्रीन, एक कीबोर्ड और एक होस्ट कंप्यूटर होता है। CAN फ़ील्डबस तकनीक का उपयोग आम तौर पर इन घटकों और वाहन की बहु-ऊर्जा प्रणाली के बीच सूचना संचार का एहसास करने के लिए किया जाता है।

एक नई ऊर्जा वाहन निर्माता की लिथियम आयन बैटरी की बैटरी प्रबंधन प्रणाली में, सिस्टम एक मास्टर स्लेव संरचना को अपनाता है। एक बीएमएस मुख्य नियंत्रण मॉड्यूल 256 अधिग्रहण मॉड्यूल तक को नियंत्रित कर सकता है, और प्रत्येक अधिग्रहण मॉड्यूल 16 वोल्टेज चैनल और 8 तापमान चैनल तक एकत्र और संसाधित कर सकता है। यह बैटरी चार्ज और डिस्चार्ज स्थिति, डेटा प्रोसेसिंग, एसओसी अनुमान, ड्राइविंग रेंज अनुमान, चार्ज और डिस्चार्ज नियंत्रण और अन्य कार्यों की वास्तविक समय पर निगरानी कर सकता है।

बीएमएस के मुख्य कार्य सिद्धांत को संक्षेप में निम्नानुसार संक्षेपित किया जा सकता है: डेटा अधिग्रहण सर्किट बैटरी स्थिति की जानकारी एकत्र करने के बाद, इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण इकाई डेटा को संसाधित और विश्लेषण करती है, और फिर विश्लेषण परिणामों के आधार पर सिस्टम के भीतर संबंधित कार्यात्मक मॉड्यूल को नियंत्रण आदेश जारी करती है, और बाहरी दुनिया में जानकारी प्रसारित करती है।

एसीईवाई-बीपी24-300ए400एबीएमएस परीक्षक मशीन, स्वचालन की उच्च डिग्री, तेज परीक्षण गति और उच्च परीक्षण सटीकता। ओवरचार्ज प्रोटेक्शन, ओवरचार्ज रिकवरी, ओवरडिस्चार्ज प्रोटेक्शन, ओवरडिस्चार्ज रिकवरी, ओवरकरंट प्रोटेक्शन (ओवरचार्ज करंट और ओवरडिस्चार्ज करंट), आंतरिक प्रतिरोध, सेल्फ {{1}खपत, शॉर्ट सर्किट प्रोटेक्शन, ओवरचार्ज प्रोटेक्शन टाइम, ओवरकरंट प्रोटेक्शन टाइम, ओवरडिस्चार्ज प्रोटेक्शन टाइम, बैलेंस करंट, बैलेंस वोल्टेज आदि के टेस्ट फंक्शन के साथ।

ऑटोमोटिव पावर सिस्टम में बैटरियों का उपयोग एक जटिल प्रक्रिया है। बैटरियों को सुरक्षा, ऊर्जा घनत्व और ऊर्जा घनत्व में सुधार करना चाहिए, और स्व-निर्वहन दर और लागत को कम करना चाहिए। इसके अलावा, वाहनों में उनके उपयोग से संबंधित कई विशेष मुद्दों पर विचार करने की आवश्यकता है, जैसे बैटरी की स्थिरता, अंतर-बैटरी कनेक्शन, रिसाव संरक्षण और उच्च वोल्टेज सुरक्षा, वेंटिलेशन और गर्मी अपव्यय, बैटरी पैक की वॉटरप्रूफिंग और डस्टप्रूफिंग, और सिस्टम रखरखाव। इन समस्याओं को हल करके ही इलेक्ट्रिक वाहनों में पावर बैटरियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जा सकता है।

एसी बुद्धिमानऊर्जा भंडारण प्रणालियों (ईएसएस), मानवरहित हवाई वाहन (यूएवी), इलेक्ट्रिक साइकिल, इलेक्ट्रिक स्कूटर, बिजली उपकरण, दोपहिया और तिपहिया वाहनों और संबंधित अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले लिथियम-आयन बैटरी पैक के लिए समर्पित अर्ध-स्वचालित और पूरी तरह से स्वचालित असेंबली लाइनों के लिए एकीकृत समाधान देने में माहिर है। इसके अलावा, हम बैटरी पैक असेंबली उपकरणों की एक पूरी श्रृंखला की आपूर्ति करते हैं, जिसमें सेल ग्रेडिंग मशीन, बैटरी सॉर्टिंग मशीन, इंसुलेशन पेपर स्टिकिंग मशीन, सीसीडी टेस्टर, मैनुअल/स्वचालित बैटरी स्पॉट वेल्डर, बीएमएस टेस्टर, बैटरी व्यापक परीक्षक और बैटरी पैक टेस्ट सिस्टम शामिल हैं।

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