Egy akkumulatorcsomag kivulrol normalisnak tunhet, mikozben belul egy cella mar kozeledik egy problemahoz. A teljes csomagfeszultseg meg elfogadhatonak latszhat, de egyetlen cella kozelebb lehet a felso feszultseghatarahoz, vagy melegebben mukodhet, mint a szomszedai. Ez az a szint, ahol az akkumulatormenedzsment-rendszer, vagyis a BMS, nelkulozhetetlenne valik. A feladata nem pusztan az, hogy be- es kikapcsolja az akkumulatort, es tul sok hitelt adunk neki, ha egy teljes energiatároló rendszer "agyanak" nevezzuk. A BMS kozelrol figyeli az akkumulatort, megbecsuli azokat az akkumulatorallapotokat, amelyeket az erzekelok nem tudnak kozvetlenul jelenteni, es kommunikalja vagy ervenyesiti azokat a hatarokat, amelyeken belul az akkumulatornak mukodnie kell.
Egy nagyfeszultsegu energiatároló rendszerben ezek a feladatok tobb hardverelem kozott oszlanak meg. Az NXP 1500 V BESS referenciaterve peldaul cellafelugyeleti egysegeket hasznal az egyes cellafeszultsegek es kornyezeti homersekletek meresere, mikozben az akkumulatormenedzsment-egyseg feldolgozza az adatokat es magasabb szintu muveleteket vezerel. Ugyanez a terv csomagszintu erzekelest es kontaktor-interfeszeket is tartalmaz. Azert kell a teljes csomagszam ala nezni, mert a csomag sok cellabol all, es egy elektromos vagy termikus hatarhoz kozeledo cella mar azelott lenyeges lehet, hogy a teljes csomag leolvasasa szokatlannak tunne. (nxp.com)
A cellaertekektol az uzemi hatarokig
A BMS tobbet tesz annal, mint hogy mereseket gyujt. A feszultseg, az aram es a homerseklet erzekeloi bemenetek; a toltottsegi allapot es az egeszsegi allapot szamitott vagy becsult allapotok, amelyek az akkumulatormeresekbol es a BMS algoritmusaibol epulnek fel. Az Infineon a SOC/SOH becslest a hibafelismeres, a kiegyenlites es a kommunikacio mellett az akkumulatoros energiatárolás alapveto BMS-funkcioi kozott sorolja fel. Nem szakerto olvaso szamara az a hasznos kulonbseg, hogy a kijelzett akkumulatorallapot nem egy ujabb nyers erzekelocsatorna. Ez a BMS munkabecslése egy olyan allapotrol, amelyet egyetlen erzekelovel nem lehet megmerni. (infineon.com)
Ezek a meresek es becslesek akkor valnak hasznossa, amikor a BMS uzemi hatarokka alakitja oket. Egy melegedo vagy cellafeszultseg-hatarhoz kozeledo akkumulator nem mindig ugrik kozvetlenul a normal mukodesbol teljes leallasba. Felugyelt rendszerekben a BMS jelezheti a csatlakoztatott berendezeseknek, hogy csokkentsek az akkumulatortol kert terhelest. A Victron konkret peldat ad: egy intelligens CAN-buszos BMS toltofeszultseg-hatart, toltoaram-hatart es kisutoaram-hatart kuldhet a rendszervezerlonek, amely ezeket a korlatozasokat tovabbitja a csatlakoztatott inverter/toltoknek es toltoknek. Ezek a hatarok dinamikusan is valtozhatnak, ahogy a cellafeszultseg, a toltottsegi allapot vagy a homerseklet valtozik, ezert a BMS es a vezerlo kozotti kapcsolat normal uzemben eppugy fontos, mint hiba eseten. Ha toltes kozben egy cella a felso hatarhoz kozeledik, az engedelyezett toltes csokkentese tavol tarthatja az akkumulatort ettol a hatartol, mielott kemeny lekapcsolasra lenne szukseg. (victronenergy.com)
A vedelem fizikaiva is valhat. Nagyfeszultsegu akkumulatorrendszerekben kontaktorok kapcsoljak ossze es valasztjak le az akkumulatort a fo teljesitmenyaramkorrol. Az NXP BESS akkumulatormenedzsment-egysege reteszfelugyeletet es kontaktorvezerlest tartalmaz, igy a BMS-architekturanak van modja leválasztani az akkumulatort, amikor a vedelemhez tobb kell, mint egy kommunikalt hatar. Ez masfajta beavatkozas, mint a szokasos teljesitmenyszabalyozas: az egyik azt kezeli, milyen erosen hasznaljak az akkumulatort, a masik viszont teljesen megszakithatja az elektromos kapcsolatot. (nxp.com)
Miert korlatozhat egyetlen cella egy teljes csomagot?
A kiegyenlites akkor erthetobb, ha a csomagot cellankent nezzuk. Az azonos csomagban levo cellak hasonloak, de a kapacitasban es a termikus korulmenyekben levo kis kulonbsegek idovel eltavolodast okozhatnak koztuk. A Texas Instruments egy BESS-tervezesi cikkben megjegyzi, hogy a cellak kozotti inkonzisztencia es az eltero hutesi feltetelek kiegyensulyozatlansagot hozhatnak letre, mikozben a csomagok kozotti kiegyensulyozatlansag csokkentheti az ESS maximalisan hasznalhato energiajat. Cella szinten a gyakorlati kovetkezmeny az, hogy egyetlen cella hamarabb erhet el hatart, mint a szomszedai, igy a csomag potencialis energiajának egy resze kihasznalatlan maradhat, noha mas cellak meg folytathatnak a mukodest. (ti.com)
A kiegyenlites az a BMS-funkcio, amely megprobalja megakadalyozni, hogy ezek a kulonbsegek tul nagyra nojenek. Nem teszi minden cellat azonossa, es nem tudja visszaallitani egy oregedett vagy serult cella elveszett kapacitasat. Amit tehet, az az elteres csokkentese, hogy egy cella kisebb valoszinuseggel valjon a csomag visszatero korai korlatozojava. A Texas Instruments cellakiegyenlitesi utmutatoja ugyanezt az elvet mutatja be: amikor nagy az egyensulytalansag, a legmagasabb feszultsegu cella koran befejezheti a toltest, vagy a legalacsonyabb feszultsegu cella koran befejezheti a kisutest, mikozben mas cellakban kapacitas marad kihasznalatlanul. Ezert tartozik a kiegyenlites a meres es a vedelem melle: a BMS nemcsak azt figyeli, mikor lep at egy hatart a rendszer, hanem azokat a felteteleket is kezeli, amelyek befolyasoljak, mennyire egyenletesen kozelitik meg a cellak ezt a hatart. (ti.com)
A kommunikacio teszi teljessé a kepet. A BMS lathatova teheti az akkumulator allapotat, riasztasait es uzemi hatarait a kulso berendezesek szamara, az NXP BESS BMU pedig Ethernet, CAN FD es RS485 interfeszeket tartalmaz az energiamenedzsment-rendszerhez valo kapcsolodashoz. A BMS azonban nem vegzi el a PCS AC/DC teljesitmenyatalakitasat, es nem is kell minden helyszinszintu dontest meghoznia. Egy magasabb szintu vezerlo dontheti el, mikor toltson vagy sussön ki a rendszer; a BMS adja azokat az akkumulatoroldali informaciokat es hatarokat, amelyek biztonsagossa teszik ezeket a donteseket a csomag szamara. (nxp.com)
Ezert a BMS megertesenek hasznos modja, ha vegigkovetjuk a lancot a megfigyelestol a beavatkozasig. Figyeli a cellakat es a csomag felteteleit, a mereseket akkumulatorallapot-becslesekke alakitja, osszeveti ezeket a felteteleket az uzemi hatarokkal, kiegyenliti az egymastol eltavolodo cellakat, es szukseg eseten kommunikalja vagy ervenyesiti a korlatozasokat. Nem tudja megallitani az akkumulatorok oregedeset, megjavitani egy gyenge cellat, vagy kivaltani az energiatároló rendszer tobbi vezerlojet. Amit ad, az az akkumulator uzemi hatarvonala: informacio es vedelem, amely lehetove teszi a rendszer tobbi reszenek, hogy a csomagot ne egyszeru dobozkent kezelje, amelynek kapcsain feszultseg merheto. Ez kevesbe dramas leiras, mint az "agy", de sokkal kozelebb all ahhoz, amit egy BMS valojaban csinal.
