อัลกอริทึมซอฟต์แวร์และกลยุทธ์การควบคุมสำหรับลิเธียมแบตเตอรี่ BMS
ในขณะที่อุตสาหกรรมพลังงานใหม่กำลังเฟื่องฟูแบตเตอรี่ลิเธียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในยานพาหนะไฟฟ้าระบบจัดเก็บพลังงานและสาขาอื่น ๆ เนื่องจากข้อดีของพวกเขาเช่นความหนาแน่นของพลังงานสูงและอายุการใช้งานที่ยาวนาน ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบหลักของระบบแบตเตอรี่ลิเธียมอัลกอริทึมซอฟต์แวร์และกลยุทธ์การควบคุมนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับประสิทธิภาพความปลอดภัยและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียม บทความนี้จะดำเนินการอภิปรายเชิงลึกเกี่ยวกับอัลกอริทึมซอฟต์แวร์และกลยุทธ์การควบคุมของ BMS แบตเตอรี่ลิเธียมและมุ่งเน้นไปที่การแนะนำเทคโนโลยีขั้นสูงและกรณีแอปพลิเคชันในอุตสาหกรรม
1. ฟังก์ชั่นหลักและสถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์ของลิเธียมแบตเตอรี่ BMS
ฟังก์ชั่นหลัก
- การตรวจสอบสถานะแบตเตอรี่:การรวบรวมพารามิเตอร์หลักแบบเรียลไทม์เช่นแรงดันไฟฟ้ากระแสอุณหภูมิและพารามิเตอร์คีย์อื่น ๆ ของแบตเตอรี่ซึ่งให้ข้อมูลพื้นฐานสำหรับการประมาณค่าสถานะและกลยุทธ์การควบคุมที่ตามมา
- การประมาณสถานะแบตเตอรี่:การประเมินสถานะของการชาร์จ (SOC) อย่างถูกต้องสถานะของสุขภาพ (SOH) และสถานะของพลังงาน (SOP) ของแบตเตอรี่เป็นกุญแจสำคัญในการจัดการแบตเตอรี่อัจฉริยะโดย BMS
- การจัดการสมดุลแบตเตอรี่:ผ่านการปรับสมดุลที่ใช้งานอยู่หรือแบบพาสซีฟให้แน่ใจว่ามีความสอดคล้องของแต่ละเซลล์ในชุดแบตเตอรี่และยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่
- การควบคุมประจุและการปลดปล่อย:ตามข้อกำหนดของรัฐและเงื่อนไขการทำงานของแบตเตอรี่กระบวนการชาร์จและการปลดปล่อยจะถูกควบคุมอย่างสมเหตุสมผลเพื่อป้องกันการเกิดขึ้นของสภาวะที่ผิดปกติเช่นการชาร์จมากเกินไปและการจ่ายเงินมากเกินไป
- การควบคุมการจัดการความร้อน:ตรวจสอบอุณหภูมิของแบตเตอรี่และใช้มาตรการที่เหมาะสมเช่นการเปิดฟิล์มระบายความร้อนพัดลมหรือฟิล์มทำความร้อนเพื่อให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่ทำงานภายในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่และความปลอดภัย
- การวินิจฉัยและการป้องกันข้อบกพร่อง:การตรวจสอบสถานะการทำงานแบบเรียลไทม์ของระบบแบตเตอรี่การตรวจจับและการวินิจฉัยความผิดพลาดในเวลาที่เหมาะสมและการใช้มาตรการป้องกันเช่นการตัดวงจรสัญญาณเตือนภัย ฯลฯ เพื่อป้องกันการขยายตัวของความผิดพลาดและรับรองความปลอดภัยของระบบ
สถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์
- ระบบปฏิบัติการเรียลไทม์ (RTOS) หรือโปรแกรมโลหะเปลือย:รับผิดชอบในการควบคุมเวลาและการกำหนดเวลางานเพื่อให้แน่ใจว่าฟังก์ชั่นของ BMS สามารถดำเนินการได้แบบเรียลไทม์และมีประสิทธิภาพ
- ซอฟต์แวร์เลเยอร์แอปพลิเคชัน:การใช้ฟังก์ชั่นหลักเช่นการประมาณสถานะแบตเตอรี่การควบคุมการชาร์จและการปลดปล่อยและการวินิจฉัยข้อผิดพลาดเป็นส่วนสำคัญของ BMS ที่จัดการแบตเตอรี่อย่างชาญฉลาด
- ส่วนต่อประสานผู้ใช้:ให้การสร้างภาพข้อมูลการกำหนดค่าพารามิเตอร์ของระบบและข้อมูลการวินิจฉัยเพื่ออำนวยความสะดวกให้ผู้ใช้สามารถตรวจสอบและใช้งานระบบ BMS
2. อัลกอริทึมการประมาณสถานะแบตเตอรี่
การประเมิน SOC
- วิธีการบูรณาการสะเทินน้ำสะเทินบก:คำนวณปริมาณการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่โดยการรวมกระแสไฟฟ้าจึงได้รับค่า SOC วิธีนี้ใช้งานง่ายและใช้งานง่าย แต่ได้รับผลกระทบอย่างง่ายดายจากปัจจัยต่าง ๆ เช่นการสะสมของข้อผิดพลาดของเซ็นเซอร์ในปัจจุบันและการปลดปล่อยตัวเองของแบตเตอรี่ในระหว่างการใช้งานระยะยาวส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการประมาณการเพิ่มขึ้น
- วิธีการเปิดวงจรแรงดันไฟฟ้า:ประมาณการตามการติดต่อระหว่างแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของแบตเตอรี่และ SOC หลังจากที่แบตเตอรี่ถูกปล่อยให้ยืนเป็นระยะเวลาหนึ่งแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดจะถูกวัดและเปรียบเทียบกับเส้นโค้งแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเพื่อให้ได้ค่า SOC ปัจจุบัน วิธีนี้มีความแม่นยำสูง แต่เนื่องจากปัจจัยต่าง ๆ เช่นอุณหภูมิของแบตเตอรี่และความชราเส้นโค้งแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดจะเปลี่ยนและจำเป็นต้องมีการชดเชย
- วิธีการกรอง Kalman:เป็นอัลกอริทึมแบบเรียกซ้ำตามโมเดลพื้นที่สถานะซึ่งสามารถหลอมรวมข้อมูลแหล่งข้อมูลหลายแหล่งเช่นแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่กระแสอุณหภูมิ ฯลฯ อัปเดตการประมาณการ SOC แบบเรียลไทม์และระงับเสียงรบกวนการวัดและข้อผิดพลาดของแบบจำลอง มันมีความแม่นยำในการประมาณสูงและความสามารถในการต่อต้านการแทรกแซงที่แข็งแกร่ง มันเป็นหนึ่งในวิธีการประมาณค่า SOC ที่ทันสมัยที่สุดในปัจจุบัน แต่ปริมาณการคำนวณมีขนาดค่อนข้างใหญ่และมีข้อกำหนดสูงสำหรับประสิทธิภาพของโปรเซสเซอร์ ตัวอย่างเช่นเมื่อประมวลผลระบบที่ไม่เชิงเส้นอัลกอริทึมการกรอง Kalman (EKF) ที่ขยายออกไปประเมิน SOC ของแบตเตอรี่โดยการประมาณเชิงเส้นซึ่งสามารถควบคุมข้อผิดพลาดการประมาณค่าน้อยกว่า 5%
การประเมิน SOH
- วิธีการทดสอบความจุ:SOH ถูกกำหนดโดยการทำประจุที่สมบูรณ์และรอบการปลดปล่อยของแบตเตอรี่และการวัดอัตราส่วนของความจุจริงต่อความจุเล็กน้อย วิธีนี้มีความแม่นยำสูง แต่ต้องใช้การชาร์จและการปล่อยแบตเตอรี่อย่างลึกล้ำซึ่งใช้เวลานานและจะมีผลต่อการแก่ชราของแบตเตอรี่ มันมักจะใช้สำหรับการทดสอบออฟไลน์และการประเมินผลของแบตเตอรี่
- วิธีการทดสอบความต้านทานภายใน:ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มความชรา SOH สามารถประมาณได้โดยการวัดการเปลี่ยนแปลงในความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตามเมื่อใช้เพียงอย่างเดียววิธีนี้จะไวต่อปัจจัยต่าง ๆ เช่นอุณหภูมิและ SOC และจำเป็นต้องมีการประเมินที่ครอบคลุมร่วมกับวิธีอื่น ๆ
- วิธีการจดจำรูปแบบข้อมูล:ใช้อัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องเช่นเครือข่ายประสาทเทียมรองรับเครื่องเวกเตอร์ ฯลฯ เพื่อเรียนรู้และวิเคราะห์ข้อมูลประวัติของแบตเตอรี่และข้อมูลการทำงานตามเวลาจริงสร้างแบบจำลองสถานะสุขภาพของแบตเตอรี่และทำนาย SOH ตามข้อมูลคุณสมบัติการป้อนข้อมูล วิธีนี้สามารถขุดความสัมพันธ์ที่ไม่เชิงเส้นที่ซับซ้อนในข้อมูลแบตเตอรี่ด้วยความแม่นยำในการประมาณค่าและการปรับตัวสูง แต่ต้องใช้ข้อมูลการฝึกอบรมจำนวนมากและความสามารถในการประมวลผลและการวิเคราะห์ข้อมูลระดับมืออาชีพ
3. กลยุทธ์การควบคุมสมดุลของแบตเตอรี่
การทำให้เท่าเทียมกันแบบพาสซีฟ
- หลักการ:โดยการเชื่อมต่อตัวต้านทานในชุดแบตเตอรี่พลังงานไฟฟ้าส่วนเกินของเซลล์เดียวที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าจะถูกใช้ในรูปแบบของพลังงานความร้อนเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าของแต่ละเซลล์แต่ละเซลล์มีแนวโน้มที่จะสอดคล้องกัน
- ข้อดี:วงจรง่าย ๆ ราคาถูกเทคโนโลยีครบกำหนดและความน่าเชื่อถือสูง
- ข้อเสีย:อัตราการใช้พลังงานต่ำเหมาะสำหรับกระบวนการชาร์จความเร็วการปรับสมดุลช้าไม่เหมาะสำหรับชุดแบตเตอรี่ความจุขนาดใหญ่
การทำให้เท่ากัน
- หลักการ:พลังงานของแบตเตอรี่เดียวที่มีพลังงานสูงกว่าในชุดแบตเตอรี่จะถูกถ่ายโอนไปยังแบตเตอรี่เดียวที่มีพลังงานต่ำกว่าผ่านวงจรเฉพาะ (เช่นตัวแปลง DC-DC แบบสองทิศทางหม้อแปลง ฯลฯ ) เป็นแบตเตอรี่เดียวที่มีพลังงานต่ำกว่าเพื่อให้ได้การจัดสรรพลังงานและการทำให้เท่าเทียมกัน
- ข้อดี:อัตราการใช้พลังงานสูงความเร็วสมดุลอย่างรวดเร็วการปรับทิศทางแบบสองทิศทางเหมาะสำหรับชุดแบตเตอรี่สตริงที่มีความจุสูงสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมและอายุการใช้งานของชุดแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
- ข้อเสีย:วงจรมีความซับซ้อนค่าใช้จ่ายสูงและความแม่นยำในการควบคุมสูง
การเพิ่มประสิทธิภาพกลยุทธ์ดุลยภาพ
- ขึ้นอยู่กับอัลกอริทึมการควบคุมฟัซซี่:ปรับเกณฑ์ความเท่าเทียมกันแบบไดนามิกและกระแสไฟฟ้าเท่ากันตามสถานะเรียลไทม์ของชุดแบตเตอรี่เช่นความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิเดี่ยวและให้ความสำคัญกับแบตเตอรี่เดี่ยวที่มีความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการทำให้เท่าเทียมกันและลดการสูญเสียพลังงาน
- อัลกอริทึมทางพันธุกรรม::โดยการจำลองกระบวนการวิวัฒนาการทางชีวภาพการเพิ่มประสิทธิภาพเส้นทางและพารามิเตอร์และการค้นหากลยุทธ์การควบคุมสมดุลที่ดีที่สุดเพื่อให้ได้ผลสมดุลที่ดีขึ้นและการใช้พลังงานที่สูงขึ้น
4. กลยุทธ์การควบคุมค่าใช้จ่ายและการปลดปล่อย
กลยุทธ์การควบคุมการชาร์จ
- วิธีการชาร์จแรงดันไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าคงที่และคงที่:นี่เป็นวิธีการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน ในช่วงแรกของการชาร์จแบตเตอรี่จะถูกชาร์จด้วยกระแสคงที่ เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ถึงค่าที่กำหนดมันจะเปลี่ยนเป็นการชาร์จแรงดันไฟฟ้าคงที่จนกว่าการชาร์จจะสิ้นสุดลง วิธีนี้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการชาร์จได้อย่างมีประสิทธิภาพลดเวลาการชาร์จและหลีกเลี่ยงการชาร์จแบตเตอรี่มากเกินไป
- วิธีการชาร์จหลายขั้นตอน:แบ่งกระบวนการชาร์จออกเป็นหลายขั้นตอนเช่นการชาร์จล่วงหน้าการชาร์จกระแสคงที่การชาร์จแรงดันไฟฟ้าคงที่การชาร์จลอยตัว ฯลฯ ขึ้นอยู่กับสถานะและข้อกำหนดของแบตเตอรี่กระแสการชาร์จและแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันจะใช้ในขั้นตอนต่าง ๆ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการชาร์จและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่และยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่
- กลยุทธ์การชาร์จอัจฉริยะ:ปรับกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าแบบไดนามิกตามการประมาณสถานะแบตเตอรี่และข้อมูลการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ ตัวอย่างเช่นขึ้นอยู่กับ SOC, SOH, อุณหภูมิและพารามิเตอร์อื่น ๆ ของแบตเตอรี่, เส้นโค้งการชาร์จได้รับการปรับให้เหมาะสมการชาร์จส่วนบุคคลจะทำได้และการชาร์จความปลอดภัยและประสิทธิภาพได้รับการปรับปรุง
กลยุทธ์การควบคุมการคายประจุ
- การป้องกันที่มากเกินไป:ตรวจสอบแรงดันแบตเตอรี่แบบเรียลไทม์ เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เดียวต่ำกว่าเกณฑ์การชำระเงินที่เกินกำหนดให้ตัดวงจรจำหน่ายในเวลาเพื่อป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ถูกปล่อยออกมาอย่างลึกซึ้งและหลีกเลี่ยงความเสียหายที่ไม่สามารถกลับคืนสภาพได้ของแบตเตอรี่ ตัวอย่างเช่นเกณฑ์การกระจายตัวของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมักจะอยู่ที่ประมาณ 2.5V และเกณฑ์การกระจายตัวของแบตเตอรี่ลิเธียมที่มีขนาดเกินจะอยู่ที่ประมาณ 2.8V
- ขีด จำกัด พลังงานและการปรับแบบไดนามิก:จำกัด กำลังการปลดปล่อยตามสถานะแบตเตอรี่และเงื่อนไขการทำงานเพื่อหลีกเลี่ยงการใช้แบตเตอรี่มากเกินไป ในการใช้งานเช่นยานพาหนะไฟฟ้ากำลังขับสามารถปรับแบบไดนามิกตามปัจจัยต่าง ๆ เช่นสถานะการขับขี่ของยานพาหนะ SOC และอุณหภูมิของแบตเตอรี่เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของแบตเตอรี่ปลอดภัยและในเวลาเดียวกันปรับปรุงประสิทธิภาพและช่วงพลังงานของยานพาหนะ
- การควบคุมความเท่าเทียมกันของการปลดปล่อย:ในระหว่างกระบวนการปลดปล่อยรวมกับการจัดการการปรับสมดุลของแบตเตอรี่การปรับค่าการปรับสมดุลที่เหมาะสมจะดำเนินการกับเซลล์เดียวที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำเพื่อให้แบตเตอรี่มีความสอดคล้องที่ดีในระหว่างกระบวนการปล่อยและปรับปรุงประสิทธิภาพการปล่อยโดยรวมและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่
5. กลยุทธ์การควบคุมการจัดการความร้อน
การตรวจสอบอุณหภูมิและการเตือนล่วงหน้า
- การตรวจสอบหลายจุด:จัดเรียงเซ็นเซอร์อุณหภูมิหลายตัวที่ตำแหน่งสำคัญของชุดแบตเตอรี่เพื่อตรวจสอบการกระจายอุณหภูมิของแบตเตอรี่ตามเวลาจริง ด้วยการรวบรวมข้อมูลอุณหภูมิในสถานที่ต่าง ๆ สถานะความร้อนของชุดแบตเตอรี่สามารถเข้าใจได้อย่างแม่นยำมากขึ้นซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการจัดการความร้อนและการควบคุม
- คำเตือนอุณหภูมิ:ตั้งค่าเกณฑ์การเตือนอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิของแบตเตอรี่เกินช่วงคำเตือนจะมีการออกสัญญาณเตือนภัยในเวลาเพื่อเตือนให้ระบบใช้มาตรการที่สอดคล้องกัน ตัวอย่างเช่นเมื่ออุณหภูมิของแบตเตอรี่ถึง 45 ℃จะมีการเตือนอุณหภูมิสูง เมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่า 0 ℃จะมีการเตือนอุณหภูมิต่ำ
กลยุทธ์การควบคุมความร้อน
- การกระจายความร้อนแบบระบายความร้อนด้วยอากาศ:ใช้พัดลมและอุปกรณ์อื่น ๆ เพื่อเร่งการไหลของอากาศรอบ ๆ แบตเตอรี่โดยนำความร้อนที่เกิดจากแบตเตอรี่ โดยการควบคุมความเร็วของพัดลมการปรับความเข้มของการกระจายความร้อนแบบไดนามิกตามปัจจัยต่าง ๆ เช่นอุณหภูมิของแบตเตอรี่และพลังงานคายประจุเพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิของแบตเตอรี่อยู่ในช่วงที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่นเมื่อยานพาหนะไฟฟ้าขับด้วยความเร็วสูงหรือเมื่อแบตเตอรี่ถูกปล่อยออกมาด้วยกำลังสูงความเร็วพัดลมจะเพิ่มขึ้นและเพิ่มเอฟเฟกต์การกระจายความร้อน
- การกระจายความร้อนที่ระบายความร้อนด้วยของเหลว:สำหรับระบบแบตเตอรี่ที่มีกำลังสูงและมีความจุขนาดใหญ่การกระจายความร้อนที่ระบายความร้อนด้วยของเหลวจะถูกนำมาใช้ ด้วยการหมุนเวียนสารหล่อเย็นความร้อนที่เกิดจากแบตเตอรี่จะถูกส่งและปล่อยออกมาอย่างรวดเร็ว การกระจายความร้อนที่ระบายความร้อนด้วยของเหลวมีข้อดีของประสิทธิภาพการกระจายความร้อนสูงและความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิสูงซึ่งสามารถลดการไล่ระดับอุณหภูมิของแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพและปรับปรุงประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่
กลยุทธ์การควบคุมเครื่องทำความร้อน
- การอุ่นอุ่นอุณหภูมิต่ำ:ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำเมื่ออุณหภูมิของแบตเตอรี่ลดลงต่ำกว่าค่าที่กำหนด (เช่น 0 ° C) เปิดใช้งานอุปกรณ์ทำความร้อนเช่นฟิล์มทำความร้อนหรือเครื่องทำความร้อน PTC เพื่ออุ่นแบตเตอรี่และเพิ่มอุณหภูมิให้เป็นช่วงการทำงานที่เหมาะสม ในระหว่างกระบวนการอุ่นควรควบคุมพลังงานความร้อนและเวลาให้ความร้อนเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อแบตเตอรี่ที่เกิดจากการให้ความร้อนมากเกินไป
- การควบคุมการปรับสมดุลอุณหภูมิ:ในระหว่างกระบวนการให้ความร้อนอุณหภูมิของแต่ละเซลล์ในชุดแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นอย่างสม่ำเสมอผ่านกลยุทธ์การควบคุมที่สมเหตุสมผลเพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปหรือความแตกต่างของอุณหภูมิที่มากเกินไป ตัวอย่างเช่นการควบคุมความร้อนแบบโซนถูกใช้เพื่อปรับกำลังความร้อนตามอุณหภูมิของแต่ละพื้นที่เพื่อให้เกิดการกระจายของอุณหภูมิแบตเตอรี่อย่างสม่ำเสมอ
6. กลยุทธ์การวินิจฉัยข้อผิดพลาดและการป้องกัน
อัลกอริทึมการวินิจฉัยข้อบกพร่อง
- การวินิจฉัยตามกฎ:กำหนดชุดของกฎการวินิจฉัยตามลักษณะที่ผิดปกติของแรงดันไฟฟ้ากระแสไฟฟ้ากระแสอุณหภูมิและพารามิเตอร์อื่น ๆ เมื่อพารามิเตอร์ที่ถูกตรวจสอบเกินช่วงความปลอดภัยที่ตั้งไว้ล่วงหน้าหรือมีการกลายพันธุ์กฎการวินิจฉัยที่สอดคล้องกันจะถูกเรียกใช้เพื่อกำหนดประเภทและตำแหน่งของความผิด ตัวอย่างเช่นเมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงเป็นศูนย์ก็จะตัดสินว่าอาจมีข้อผิดพลาดของลัดวงจร
- วิธีการทางสถิติ:ใช้ข้อมูลประวัติและแบบจำลองทางสถิติเพื่อวิเคราะห์แนวโน้มการเปลี่ยนแปลงและความสัมพันธ์ของพารามิเตอร์แบตเตอรี่ โดยการวิเคราะห์ลักษณะทางสถิติของพารามิเตอร์แบตเตอรี่เช่นค่าเฉลี่ยความแปรปรวนค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ ฯลฯ การเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่และความผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นจะถูกค้นพบในเวลาที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่นเมื่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ค่อยๆเพิ่มขึ้นและเกินเกณฑ์ที่กำหนดคาดการณ์ว่าแบตเตอรี่อาจประสบกับความล้มเหลวของผู้สูงอายุ
- วิธีการเรียนรู้ของเครื่อง:โมเดลการเรียนรู้ของเครื่องรถไฟเช่นเครื่องเวกเตอร์สนับสนุนป่าสุ่มเครือข่ายประสาท ฯลฯ เพื่อระบุรูปแบบพฤติกรรมปกติและผิดปกติของแบตเตอรี่ ด้วยการป้อนข้อมูลการใช้งานแบตเตอรี่จำนวนมากรุ่นสามารถเรียนรู้คุณสมบัติและรูปแบบพฤติกรรมของแบตเตอรี่ซึ่งจะได้รับการวินิจฉัยอัตโนมัติและการเตือนล่วงหน้าเกี่ยวกับความผิดพลาด วิธีการเรียนรู้ของเครื่องมีความแม่นยำในการวินิจฉัยและการปรับตัวสูง แต่ต้องใช้ข้อมูลการฝึกอบรมจำนวนมากและเทคโนโลยีการฝึกอบรมแบบจำลองระดับมืออาชีพ
มาตรการป้องกันความล้มเหลว
- ตัดวงจร:เมื่อมีการวินิจฉัยข้อผิดพลาดร้ายแรงเช่นการลัดวงจรการชาร์จไฟเกินค่าการชาร์จมากเกินไป ฯลฯ ตัดการชาร์จแบตเตอรี่และวงจรจำหน่ายในเวลาเพื่อป้องกันความผิดพลาดจากการขยายและป้องกันความปลอดภัยของแบตเตอรี่และระบบ ตัวอย่างเช่นตัดวงจรอย่างรวดเร็วโดยการควบคุมการเปิดและปิดของ MOSFET หรือรีเลย์
- สัญญาณเตือนข้อผิดพลาดและการบ่งชี้:ในกรณีที่มีความผิดพลาดสัญญาณเตือนภัยและแสงจะถูกออกเพื่อเตือนผู้ใช้หรือผู้ดูแลระบบให้ใส่ใจ ในเวลาเดียวกันประเภทความผิดพลาดและข้อมูลที่เกี่ยวข้องจะแสดงผ่านไฟแสดงความผิดพลาดหรือหน้าจอแสดงผลซึ่งอำนวยความสะดวกในการแก้ไขปัญหาและการจัดการ
- การแยกตัวไม่เป็นผล:ในระบบแบตเตอรี่ขนาดใหญ่เช่นระบบจัดเก็บพลังงานเมื่อโมดูลแบตเตอรี่หรือคลัสเตอร์ล้มเหลวชิ้นส่วนที่ผิดพลาดจะถูกแยกออกจากระบบทั้งหมดผ่านเบรกเกอร์วงจร DC ฟิวส์และอุปกรณ์อื่น ๆ เพื่อป้องกันการแพร่กระจายของความผิดพลาด
7. กลยุทธ์การจัดการการสื่อสาร
การเลือกโปรโตคอลการสื่อสาร
- โปรโตคอลบัสสามารถ:มีข้อดีของความสามารถในการสื่อสารความเร็วสูงอัตราความผิดพลาดบิตต่ำและรองรับการเชื่อมต่อแบบหลายโหนด มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในยานพาหนะไฟฟ้าระบบจัดเก็บพลังงานและสาขาอื่น ๆ บัส CAN สามารถตระหนักถึงการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพระหว่าง BMS และตัวควบคุมยานพาหนะเครื่องชาร์จอินเวอร์เตอร์และอุปกรณ์อื่น ๆ เพื่อให้มั่นใจถึงความถูกต้องและความน่าเชื่อถือของการส่งข้อมูล
- โปรโตคอล RS-485:เหมาะสำหรับการสื่อสารทางไกลมีลักษณะของความสามารถในการต่อต้านการแทรกแซงที่แข็งแกร่งและโหนดที่เชื่อมต่อจำนวนมากและมักใช้สำหรับการตรวจสอบและจัดการระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ ผ่านบัส RS-485 หน่วย Slave BMS หลายตัวสามารถเชื่อมต่อกับหน่วยหลักเพื่อให้ได้การตรวจสอบและการจัดการส่วนกลาง
- โปรโตคอลการสื่อสารไร้สาย:เช่นบลูทู ธ , Wi-Fi, Zigbee ฯลฯ ซึ่งสามารถใช้สำหรับการสื่อสารไร้สายระหว่าง BMS และอุปกรณ์มือถือคอมพิวเตอร์โฮสต์ ฯลฯ วิธีการสื่อสารไร้สายมีข้อดีของการติดตั้งง่ายและความยืดหยุ่นสูง
การจัดการข้อมูลและการเพิ่มประสิทธิภาพการส่งข้อมูล
- การเก็บข้อมูลและการประมวลผล:ออกแบบความถี่และความแม่นยำในการเก็บข้อมูลอย่างสมเหตุสมผลและรวบรวมข้อมูลพารามิเตอร์ที่สำคัญตามความต้องการสถานะและแอปพลิเคชันของแบตเตอรี่ ข้อมูลที่รวบรวมจะถูกกรองปรับเทียบฟิวชั่นและการประมวลผลอื่น ๆ เพื่อปรับปรุงความแม่นยำและความน่าเชื่อถือของข้อมูลและให้การสนับสนุนข้อมูลคุณภาพสูงสำหรับการประมาณค่าสถานะและกลยุทธ์การควบคุมที่ตามมา
- การเพิ่มประสิทธิภาพการส่งข้อมูล:ใช้เทคโนโลยีการบีบอัดข้อมูลและบรรจุภัณฑ์เพื่อลดปริมาณการส่งข้อมูลและปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งสัญญาณ ในขณะเดียวกันให้ปรับโครงสร้างเฟรมข้อมูลการสื่อสารให้เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่ามีความสมบูรณ์และความยืดหยุ่นของการส่งข้อมูลจริง ตัวอย่างเช่นในการสื่อสารบัส CAN ID และความยาวของกรอบข้อมูลจะถูกจัดสรรอย่างสมเหตุสมผลเพื่อหลีกเลี่ยงความขัดแย้งของข้อมูลและความล่าช้าในการส่ง
8. กรณีการใช้งานจริงและแนวโน้มอุตสาหกรรม
กรณีแอปพลิเคชันภาคปฏิบัติ
- รถยนต์ไฟฟ้า:ในโครงการยานพาหนะไฟฟ้ามีการใช้วิธีการประมาณค่า SOC ที่ใช้อัลกอริทึมการกรอง Kalman ที่ขยายออกไปรวมกับกลยุทธ์การควบคุมการชาร์จแบบหลายขั้นตอนและการจัดการการทำให้เท่าเทียมกันแบบพาสซีฟเพื่อให้ได้การประเมินสถานะที่มีความแม่นยำสูงและการจัดการแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพ ระบบ BMS สามารถปรับกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าแบบไดนามิกตามสถานะแบตเตอรี่และความต้องการการขับขี่ยานพาหนะปรับกระบวนการชาร์จและการปลดปล่อยแบตเตอรี่ให้เหมาะสมและปรับปรุงช่วงการล่องเรือและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ในเวลาเดียวกันผ่านการสื่อสารกับบัส CAN ของคอนโทรลเลอร์ยานพาหนะข้อมูลสถานะแบตเตอรี่จะถูกส่งแบบเรียลไทม์เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่ปลอดภัยของยานพาหนะ
- ระบบจัดเก็บพลังงาน:ในสถานีพลังงานเก็บพลังงานขนาดใหญ่มีการใช้สถาปัตยกรรม BMS แบบกระจายรวมกับเทคโนโลยีการปรับสมดุลที่ใช้งานอยู่และกลยุทธ์การจัดการความร้อนตามอัลกอริทึมการควบคุมฟัซซี่เพื่อให้ได้การจัดการที่มีประสิทธิภาพและการควบคุมแบตเตอรี่ลิเธียมขนาดใหญ่ ระบบ BMS ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอของอุณหภูมิและความปลอดภัยของชุดแบตเตอรี่ในระหว่างการชาร์จและการปลดปล่อยผ่านการตรวจสอบอุณหภูมิแบบหลายจุดและการควบคุมการกระจายความร้อนอัจฉริยะ ในเวลาเดียวกันการใช้เทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายการส่งข้อมูลและการตรวจสอบระยะไกลของระบบจัดเก็บพลังงานและศูนย์ตรวจสอบระยะไกลซึ่งช่วยให้การตรวจสอบและจัดการสถานะการทำงานของระบบจัดเก็บพลังงานและปรับปรุงความน่าเชื่อถือและการบำรุงรักษาของระบบจัดเก็บพลังงาน
แนวโน้มอุตสาหกรรม
- การควบคุมที่ชาญฉลาดและปรับตัว:BMS ลิเธียมแบตเตอรี่ในอนาคตจะฉลาดกว่าและมีความสามารถในการควบคุมการปรับตัว ด้วยการแนะนำเทคโนโลยีเช่นปัญญาประดิษฐ์และการเรียนรู้ของเครื่อง BMS สามารถเรียนรู้ลักษณะและสภาพการทำงานของแบตเตอรี่ในเวลาจริงปรับกลยุทธ์การควบคุมและพารามิเตอร์อัลกอริทึมโดยอัตโนมัติตระหนักถึงการประมาณสถานะที่แม่นยำยิ่งขึ้นและการควบคุมการจัดการที่ดีขึ้นและปรับปรุงประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของระบบแบตเตอรี่
- ความแม่นยำสูงและความน่าเชื่อถือสูง:เนื่องจากแอปพลิเคชันมาตราส่วนของแบตเตอรี่ลิเธียมในยานพาหนะไฟฟ้าการจัดเก็บพลังงานและสาขาอื่น ๆ ยังคงขยายตัวข้อกำหนดความแม่นยำและความน่าเชื่อถือสำหรับ BMS ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน BMS จะนำเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ขั้นสูงมาใช้อัลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณและวิธีการวินิจฉัยความผิดเพื่อปรับปรุงความแม่นยำของการตรวจสอบและประเมินสถานะแบตเตอรี่ในขณะที่เสริมสร้างการออกแบบความน่าเชื่อถือและการออกแบบระบบซ้ำซ้อนของระบบ
- การรวมและโมดูลาร์: เพื่อลดต้นทุนและปรับปรุงความสามารถในการปรับขนาดและการบำรุงรักษาของระบบ BMS แบตเตอรี่ลิเธียมจะย้ายไปสู่การรวมและโมดูลาร์ ฟังก์ชั่นฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ของ BMS ได้รับการออกแบบมาเป็นแบบแยกส่วนเพื่ออำนวยความสะดวกในการผสมผสานและการขยายตัวที่ยืดหยุ่นตามสถานการณ์แอปพลิเคชันที่แตกต่างกันและการกำหนดค่าแบตเตอรี่ ในเวลาเดียวกัน BMS ได้รวมเข้ากับชุดแบตเตอรี่อินเวอร์เตอร์เครื่องชาร์จและอุปกรณ์อื่น ๆ เพื่อสร้างระบบการจัดการพลังงานที่กะทัดรัดและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
- การรวมเข้ากับเทคโนโลยีอื่น ๆ :ลิเธียมแบตเตอรี่ BMS จะถูกรวมเข้ากับเทคโนโลยีอย่างลึกซึ้งเช่น Internet of Things, Big Data และ Cloud Computing เพื่อรับรู้การตรวจสอบระยะไกลการจัดการอัจฉริยะและการวิเคราะห์ข้อมูลของระบบแบตเตอรี่ ด้วยเทคโนโลยี IoT BMS สามารถอัปโหลดข้อมูลเรียลไทม์ของแบตเตอรี่ไปยังแพลตฟอร์มคลาวด์ตระหนักถึงการตรวจสอบระยะไกลและการเตือนความผิดพลาดของระบบแบตเตอรี่ การใช้ข้อมูลขนาดใหญ่และเทคโนโลยีคลาวด์คอมพิวติ้งข้อมูลการใช้งานแบตเตอรี่จำนวนมากได้รับการวิเคราะห์และขุดโดยให้การสนับสนุนข้อมูลสำหรับการจัดการสุขภาพแบตเตอรี่การเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพและการทำนายชีวิตและส่งเสริมการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและความคืบหน้าของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียม
เพื่อสรุปอัลกอริทึมซอฟต์แวร์และกลยุทธ์การควบคุมของแบตเตอรี่ลิเธียม BMS เป็นกุญแจสำคัญในการรับรองการทำงานที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียม ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพอัลกอริทึมการประมาณสถานะแบตเตอรี่อย่างต่อเนื่องกลยุทธ์การควบคุมที่สมดุลกลยุทธ์การควบคุมการชาร์จและการปลดปล่อยกลยุทธ์การควบคุมการจัดการความร้อนการวินิจฉัยข้อผิดพลาดและกลยุทธ์การป้องกันและกลยุทธ์การจัดการการสื่อสารประสิทธิภาพการทำงานและความน่าเชื่อถือของแบตเตอรี่ลิเธียมสามารถปรับปรุงได้ ในอนาคตด้วยนวัตกรรมและความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยี BTAL BTATION BMS จะทำให้เกิดความก้าวหน้าที่มากขึ้นในด้านข่าวกรองความแม่นยำสูงความน่าเชื่อถือสูงการบูรณาการ ฯลฯ ให้การสนับสนุนที่แข็งแกร่งสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียมส่งเสริมการพัฒนาอย่างยั่งยืนของอุตสาหกรรมพลังงานใหม่