Maaaring magmukhang normal ang battery pack mula sa labas habang ang isang cell sa loob nito ay papalapit na sa problema. Maaaring mukhang katanggap-tanggap pa rin ang kabuuang boltahe ng pack, ngunit maaaring mas malapit ang isang cell sa itaas na limitasyon ng boltahe nito o mas mainit kaysa sa mga katabing cell. Sa antas na ito nagiging mahalaga ang sistema ng pamamahala ng baterya, o BMS. Hindi lamang pag-on at pag-off ng baterya ang trabaho nito, at sobra ang pagbibigay-kredito rito kung tatawagin itong “utak” ng buong imbakan system. Mahigpit na mino-monitor ng BMS ang baterya, tinatantya ang mga state ng baterya na hindi direktang maipapaalam ng mga sensor, at ipinapabatid o ipinapatupad ang mga limitasyong dapat sundin ng baterya.

Sa sistema ng imbakan na mataas ang boltahe, maaaring ipamahagi ang mga gawaing ito sa ilang hardware. Halimbawa, gumagamit ang 1500 V BESS sangguniang disenyo ng NXP ng mga cell-monitoring unit upang sukatin ang boltahe ng bawat cell at temperatura ng kapaligiran, habang pinoproseso ng battery-management unit ang data at kinokontrol ang mga aksiyon sa mas mataas na antas. Kasama rin sa parehong disenyo ang sensing sa antas ng pack at mga interface ng contactor. Simple ang dahilan ng pagtingin sa ilalim ng kabuuang numero ng pack: maraming cell ang bumubuo sa pack, at maaaring mahalaga ang cell na papalapit sa electrical o thermal boundary bago pa magmukhang hindi karaniwan ang kabuuang reading ng pack. (nxp.com)

Mula sa mga reading ng cell tungo sa mga limitasyon sa operasyon

Higit pa sa pangongolekta ng mga pagsukat ang ginagawa ng BMS. Ang boltahe, current, at temperatura ay sensor input; ang antas ng charge (SOC) at kalagayan ng baterya ay mga calculated o estimated state na binubuo mula sa mga sukat ng baterya at mga algorithm ng BMS. Inililista ng Infineon ang pagtatantiya ng SOC/SOH kasama ng pagtukoy ng fault at pagbabalanse, at komunikasyon bilang mga pangunahing BMS function para sa imbakan ng enerhiya ng baterya. Para sa hindi espesyalista, ang kapaki-pakinabang na pagkakaiba ay na ang ipinapakitang state ng baterya ay hindi isa pang hilaw na channel ng sensor. Ito ang gumaganang pagtatantiya ng BMS sa kondisyong hindi masusukat ng iisang sensor. (infineon.com)

Nagiging kapaki-pakinabang ang mga pagsukat at pagtatantiyang ito kapag ginagawa silang mga limitasyon sa operasyon ng BMS. Ang bateryang umiinit o papalapit sa hangganan ng boltahe ng cell ay hindi palaging agad na lumilipat mula normal na operasyon tungo sa ganap na shutdown. Sa mga managed system, maaaring sabihin ng BMS sa nakakonektang equipment na bawasan ang hinihingi nito mula sa baterya. Nagbibigay ang Victron ng kongkretong halimbawa: maaaring magpadala ang isang intelligent CAN-bus BMS ng limitasyon sa boltahe at kuryente ng pag-charge, at discharge-current limit sa system controller, na siya namang nagpapasa ng mga limitasyong iyon sa mga nakakonektang inverter/charger at charger. Maaari ring pabago-bagong magbago ang mga limitasyong ito habang nagbabago ang boltahe ng cell, antas ng charge (SOC), o temperatura, kaya mahalaga ang koneksyon ng BMS sa controller sa normal na operasyon at sa panahon ng fault. Kung ang isang cell ay papalapit sa upper limit habang nagcha-charge, ang pagbawas sa pinapayagang charge ay maaaring magpanatili sa baterya na malayo sa hangganang iyon bago kailanganin ang hard disconnect. (victronenergy.com)

Maaari ring maging pisikal ang proteksyon. Sa mga mataas na boltahe na sistema ng baterya, ikinokonekta at idinidiskonekta ng mga contactor ang baterya mula sa pangunahing power circuit. Kasama sa unit ng pamamahala ng baterya na BESS ng NXP ang interlock monitoring at contactor control, na nagbibigay sa arkitekturang BMS ng paraan upang ihiwalay ang baterya kapag higit pa sa ipinabatid na limitasyon ang kailangan ng proteksyon. Iba itong uri ng pagkilos kaysa karaniwang regulasyon ng kuryente: pinamamahalaan ng isa kung gaano katindi ginagamit ang baterya, samantalang kayang putulin ng isa ang elektrikal na koneksyon nang buo. (nxp.com)

Bakit maaaring limitahan ng isang cell ang buong pack

Mas madaling maunawaan ang pagbabalanse kapag tinitingnan ang pack nang cell bawat cell. Magkakahawig ang mga cell sa iisang pack, ngunit maaaring magdulot ng paglihis sa paglipas ng panahon ang maliliit na pagkakaiba sa kapasidad at thermal na kondisyon. Binanggit ng Texas Instruments sa isang artikulo sa disenyo ng BESS na ang hindi pagkakatugma ng mga cell at magkakaibang kondisyon ng pagpapalamig ay maaaring lumikha ng imbalance, habang ang imbalance sa pagitan ng mga pack ay maaaring magpababa sa pinakamataas na nagagamit na enerhiya ng ESS. Sa antas ng cell, ang praktikal na resulta nito ay maaaring mas maagang umabot sa limitasyon ang isang cell kaysa sa mga katabi nito, kaya hindi nagagamit ang bahagi ng potensyal na enerhiya ng pack kahit maaari pang magpatuloy ang ibang mga cell. (ti.com)

Ang pagbabalanse ang function ng BMS na naglalayong pigilan ang mga pagkakaibang iyon na lumaki nang husto. Hindi nito ginagawang magkakatulad ang lahat ng cell, at hindi nito maibabalik ang nawawalang kapasidad ng luma o nasirang cell. Ngunit kaya nitong bawasan ang hindi pagkakatugma upang mas malamang na hindi paulit-ulit na maging maagang limitasyon ng pack ang isang cell. Ipinapakita ng gabay ng Texas Instruments tungkol sa cell balancing ang parehong prinsipyo: kapag malaki ang imbalance, maaaring maagang matapos mag-charge ang cell na may pinakamataas na boltahe o maagang matapos mag-discharge ang cell na may pinakamababang boltahe, kaya hindi nagagamit ang kapasidad sa ibang mga cell. Kaya kabilang ang pagbabalanse sa pagsukat at proteksyon: hindi lamang binabantayan ng BMS ang sandaling nalalampasan ang hangganan, kundi pinamamahalaan din nito ang mga kondisyong nakaaapekto sa kung gaano kapantay na lumalapit ang mga cell sa hangganang iyon. (ti.com)

Kinukumpleto ng komunikasyon ang kabuuang larawan. Maaaring ilantad ng BMS ang estado ng baterya, mga alarma, at mga limitasyon sa operasyon sa panlabas na kagamitan, at may Ethernet, CAN FD, at RS485 interface ang BESS BMU ng NXP para sa koneksyon sa isang sistema ng pamamahala ng enerhiya. Ngunit hindi ginagawa ng BMS ang AC/DC power conversion ng PCS, at hindi rin nito kailangang gawin ang bawat desisyon sa antas ng site. Maaaring magpasya ang isang mas mataas na antas na controller kung kailan dapat mag-charge o mag-discharge ang sistema; ibinibigay ng BMS ang impormasyon at mga limitasyon sa panig ng baterya upang maging ligtas ang mga desisyong iyon para sa pack. (nxp.com)

Samakatuwid, isang kapaki-pakinabang na paraan upang maunawaan ang BMS ay sundan ang kadena mula obserbasyon hanggang pagkilos. Binabantayan nito ang mga cell at kondisyon ng pack, ginagawang mga pagtataya ng estado ng baterya ang mga sukat, sinusuri ang mga kondisyong iyon laban sa mga limitasyon sa operasyon, binabalanse ang mga cell na nagkakahiwalay ang takbo, at ipinapaalam o ipinapatupad ang mga paghihigpit kapag kinakailangan. Hindi nito mapipigilan ang pagtanda ng mga baterya, maaayos ang mahinang cell, o mapapalitan ang iba pang controller sa isang sistema ng imbakan ng enerhiya. Ang ibinibigay nito ay ang operasyonal na hangganan ng baterya: ang impormasyon at proteksyong nagbibigay-daan sa iba pang bahagi ng sistema na gamitin ang pack nang hindi ito itinuturing na simpleng kahon na may boltahe sa mga terminal nito. Hindi ito kasing-dramatiko ng “utak,” ngunit mas malapit ito sa aktuwal na ginagawa ng BMS.