Explorando a tecnologia BMS de bateria de lítio para veículos de duas rodas

Explorando a tecnologia BMS de bateria de lítio para veículos de duas rodas

A substituição parcial das baterias de chumbo-ácido por baterias de lítio é uma tendência e um consenso foi se formando aos poucos. Especialmente no campo das bicicletas elétricas, à medida que o novo padrão nacional para bicicletas elétricas tomava decisões técnicas, as baterias de lítio começaram a acelerar sua entrada. A demanda do mercado por bicicletas elétricas aumentou fortemente. Este tipo de ressonância política com o mercado trouxe um enorme novo espaço de mercado para baterias de lítio.

A substituição de baterias de chumbo-ácido por baterias de lítio causará grandes mudanças no padrão de oferta e demanda de mercado existente, não apenas no lado do produto e da tecnologia, mas também em todo o sistema da cadeia de suprimentos, modelo de negócios e modelo operacional.

O que se segue é a partilha do tópico" Discussão sobre a Tecnologia BMS de Bateria de Lítio para Veículos de Duas Rodas" feita pelo Dr. Yang, gerente geral da FIRSTEK.

A FIRSTEK é uma empresa especializada em R&& D, produção e inovação de tecnologia de plataforma de sistema de gerenciamento de bateria e tecnologia de big data de bateria. Os produtos são usados ​​principalmente na indústria civil e no fornecimento de energia para armazenamento de energia de usinas, duas ou três rodas elétricas puras, robôs auxiliares e campos de fornecimento de energia militar. No momento, alguns produtos foram exportados para Europa, América e outros países. Já no início de 2018, a FIRSTEK começou a personalizar e desenvolver placas de proteção inteligentes para o mercado de baterias compartilhadas para veículos de duas rodas, e gradualmente os lotes foram seguidos. Mais de 100.000 conjuntos de produtos foram usados ​​nos terminais do mercado.

O primeiro aspecto é a situação atual da indústria. Atualmente, as baterias de duas rodas incluem principalmente duas direções: primeiro, a mudança de chumbo-ácido para o mercado de baterias de lítio; segundo, o mercado de baterias de lítio. Na mudança de chumbo-ácido para bateria de lítio, a interface original em forma de produto no carro é usada. O produto BMS é baseado em uma solução pura de placa de proteção de hardware. É difícil alcançar funções de comunicação. Ao mesmo tempo, é fácil de acender durante o uso e leva muito tempo. Causa danos ao conector. Além disso, como não possui a função de comunicação, o controlador não pode se comunicar com a bateria e o veículo não consegue operar com potência limitada. Em termos de baterias de lítio, a maioria das interfaces BMS têm funções de comunicação e podem ser usadas para se comunicar com controladores e medidores. De modo geral, não apenas as informações de corrente, tensão e falha podem ser exibidas no medidor. Ao mesmo tempo, por meio da interação de informações entre o BMS e o controlador, é possível obter ajuste de potência de saída, interação de dados, etc., o que melhora muito o desempenho geral do veículo. Este tipo de veículo costuma utilizar placas de proteção inteligentes.

No segundo aspecto, apresentaremos a tecnologia de despertar da placa de proteção inteligente. Os veículos elétricos de duas rodas parecem simples, mas os cenários reais de aplicação são um pouco mais complicados do que os carros. A seguir, apresentarei os princípios e cenários de aplicação de vários métodos de ativação:

1. Mude para acordar. Através da interface auxiliar na interface, o status da chave dos dois nós é usado para permitir que a placa de proteção inteligente reconheça que a bateria está no carro ou no carregador e durante o transporte. A vantagem mais óbvia é que a bateria pode ser colocada no solo ou durante o transporte para garantir que a interface de linha principal da bateria não seja carregada, o que é um grande benefício para a segurança da bateria. Se o BMS não tiver a função de reconhecimento, o P positivo e o P negativo da bateria podem causar riscos à segurança quando a bateria está sempre carregada. Por meio da função de ativação de chave mais simples, ele pode resolver facilmente o problema de carregamento da interface. Ao mesmo tempo, também pode resolver a função de pré-carregamento ao ligar, evitando a ignição da bateria devido ao processo de carregamento.

2. Carregue o despertar. Este aplicativo está relacionado à carga de back-end. Geralmente, P positivo e P negativo são usados ​​para detectar se o back-end tem uma carga para determinar se ele está no estado do carro para despertar o sistema de gerenciamento. Esta função é simples de fazer, mas há mais considerações em aplicações práticas. Não é uma simples detecção de carga, logo após o despertar, pois não há outra entrada de sinal, então como um BMS, ele consegue detectar quando é despertado, mas é impossível detectar a informação de remoção de carga do carro. Se quiser saber essas informações, você precisa ter outros métodos de despertar combinados com este método de despertar, caso contrário, a função de despertar de carga sozinha não pode atingir o modo de espera com baixa energia. .

3. Acorde após a alta. Isso se refere ao despertar pela corrente de descarga. O despertar de carga mencionado anteriormente é usado para detectar se há uma carga. Despertar de descarga refere-se ao despertar detectando a magnitude da corrente de descarga. De um modo geral, a bateria é colocada no carro. No que diz respeito à motocicleta elétrica, embora o usuário fique sem uso por uma ou duas semanas, a bateria está sempre plugada no carro. Neste estado, o consumo de energia do próprio BMS fará com que. Quando a bateria está totalmente carregada, dura cerca de 40 dias no máximo. Para podermos estender o tempo de uso, faremos alguns trabalhos de sono, por exemplo, quanto tempo o carro vai dormir se não for usado e como acordá-lo com BMS depois de entrar no estado de sono? Neste momento, o modo atual pode ser usado para despertar.

4. Acorde durante o carregamento. O BMS é despertado pela saída de tensão do carregador. No entanto, deve-se observar que o carregador para carregar e despertar não pode ser o tipo de automóvel de passageiros que precisa trocar dados antes de emitir a tensão de carga. O despertar de carregamento requer que o método de trabalho do carregador' forneça uma tensão de carregamento para despertar o BMS e, em seguida, transferir para o processo de carregamento normal após a troca de dados. A maior vantagem desta função de despertar é: bateria insuficiente leva à subtensão e o BMS não pode funcionar automaticamente. Depois de acordar carregando, o BMS pode funcionar normalmente. Este método é muito útil para proteção de subtensão. Mas, para cobrar de maneira mais razoável, geralmente recomendamos que, quando os clientes o fizerem neste local, primeiro deixe o carregador passar por um pequeno limite de carga de corrente e, em seguida, mude para a carga de corrente normal após interagir com os dados do carregador.

5. A comunicação desperta. Geralmente refere-se ao despertar do BMS por meio da comunicação de dados. No projeto de motocicleta elétrica de duas rodas que contatamos, desde a comunicação 485 de baixo custo até a comunicação CAN comum atual, também é comum despertar o sistema de gerenciamento de bateria (BMS) por meio desses meios de comunicação.

6. A vibração desperta. É uma forma de acordar adicionando um sensor de vibração ao BMS. De um modo geral, BMS é fácil de dormir. Para economizar energia na motocicleta elétrica, o BMS entrará automaticamente no modo de hibernação de acordo com uma determinada estratégia, mas em que circunstâncias ele acordará? Se um método de despertar com alta corrente for usado, o custo do projeto será relativamente alto e os indicadores técnicos também serão relativamente difíceis. Um método simples também pode ser alcançado por meio do despertar vibratório.

7. Abra a tampa para acordar. Refere-se principalmente ao pacote de bateria usado para registrar eventos anormais quando é aberto de forma anormal. Esse recurso geralmente é encontrado em baterias pequenas. As fechaduras eletrónicas das bicicletas Mobike e OFO estão equipadas com esta função, principalmente para evitar que os utilizadores utilizem indevidamente o produto ou abram a tampa do produto sem autorização. A realização do despertar quando a tampa é aberta é geralmente realizada usando um sensor de luz. Normalmente, o BMS é instalado dentro da bateria sem luz. O BMS pode realizar a função de despertar quando a tampa é aberta, detectando mudanças na luz.

8. Despertar remoto. Esta função significa que o usuário realiza a função de despertar do BMS adicionando um módulo de dados remoto. Normalmente usado para locação de veículos de duas rodas. Durante o processo de locação, o usuário não paga dentro do prazo e do prazo. O operador pode bloquear a bateria remotamente e o BMS também entrará no estado dormente. Nesse caso, o BMS pode usar o despertador remoto para atingir o objetivo de reutilização. Por outro lado, quando a bateria não foi usada por um longo tempo, como por exemplo ser colocada em um canto pelo cliente, neste caso, o BMS pode ser despertado remotamente para encontrar a bateria e o estado da bateria pode ser monitorado remotamente e o status atual pode ser transmitido ao servidor Para evitar desperdício de recursos da bateria e descarga excessiva da bateria causada por armazenamento de longo prazo.

A terceira parte é o cálculo do SOC para veículos de duas rodas. Na verdade, esse aspecto é um tópico relativamente quente em automóveis de passageiros e é mais difícil em termos de veículos de duas rodas do que em automóveis de passageiros, porque a situação de abuso é mais complicada. O cálculo de SOC geralmente inclui os seguintes métodos: primeiro, método de integração ampere-hora; segundo, redefina para a estratégia de calibração completa; terceiro, calibração OCV; quarto, compensação dinâmica e calibração.

A seguir está uma lista de fatores comuns que afetam o cálculo do SOC no uso de veículos de duas rodas.

Na aplicação de veículos de duas rodas, o problema é destacado devido ao erro SOC introduzido pelo uso de carregamento raso e descarga rasa. A maioria dos usuários usa a bateria depois de totalmente carregada. No entanto, quando são usados ​​veículos de duas rodas, eles geralmente recarregam quando estão sem energia e quase desaparecem quando estão carregados. Geralmente, a bateria não pode ser totalmente carregada, especialmente em aplicativos de troca de bateria compartilhada. Por exemplo, quando os passageiros expresso usam baterias compartilhadas, a fim de garantir transporte conveniente, eles mudarão para uma bateria com mais capacidade quando virem o gabinete da bateria, o que fará com que a bateria esteja sempre em um estado de carga superficial e descarga superficial. A influência do erro do SOC do veículo de duas rodas é relativamente grande.

Em segundo lugar, a influência da temperatura ambiente e da taxa de descarga na capacidade da bateria' s. As motocicletas elétricas têm condições de alta e baixa temperatura quando estão dirigindo. Essas condições têm um impacto maior na própria bateria. Como um BMS, os dados originais que podemos monitorar são voltagem, corrente, temperatura e outras informações, mas não há como controlar a bateria. Sua própria capacidade não se deteriora, então o ambiente externo e os hábitos de uso de diferentes pilotos têm grande influência na capacidade da bateria do'

Terceiro, o ciclo de vida da bateria. Como o custo de uso de baterias para veículos de duas rodas é menor do que para automóveis de passageiros, o ciclo de vida das baterias para veículos de duas rodas é geralmente mais curto do que para automóveis de passageiros. Portanto, diferentes fabricantes precisam prestar atenção ao ciclo de vida das baterias de acordo com os diferentes modelos e diferentes grupos de clientes.

Quarto, a inconsistência das baterias. Como a capacidade da bateria do veículo de duas rodas geralmente não é muito grande, mas a potência de carga e descarga não é muito pequena, a consistência do núcleo da bateria é relativamente fácil de aparecer. Especialmente depois de meio ano e um ano, haverá uma grande diferença na tensão da célula da bateria, o que afetará seriamente a estimativa de SOC.

Quinto, o impacto da precisão de aquisição de corrente e tensão BMS na estimativa do SOC. O BMS precisa obter alguns dados brutos da bateria para a estimativa do SOC. No entanto, no BMS de veículo de duas rodas, a fim de melhor atender aos requisitos de baixo custo do cliente' para BMS, alguma precisão deve ser abandonada às vezes. Mas quanta precisão deve ser reduzida? Isso também precisa considerar o grau de influência no SOC.

Por outro lado, o consumo de energia do próprio BMS também tem um impacto maior na estimativa do SOC. Para aplicações BMS no campo automotivo, o BMS pode atingir o consumo de energia zero após a chave ser desligada. Assim que a alimentação de baixa tensão for desligada, o BMS será encerrado sem consumo de energia. Mas em produtos de baixo consumo de energia, BMS não é fácil de atingir o consumo de energia zero.

O sono BMS é geralmente dividido em sono profundo e sono superficial. Ao entrar no sono profundo, pode estar abaixo de 20 mA. Se você calcular de acordo com a corrente de consumo de energia de 10 mA, verá que a energia da bateria é de cerca de 40 - depois de muito tempo. Cerca de 50 dias, a bateria está basicamente consumida. Portanto, quando calculamos o SOC, precisamos incluir o consumo de energia do próprio BMS.

O quarto aspecto é a nova infraestrutura para veículos de duas rodas. A plataforma de serviço do veículo de duas rodas é a plataforma de monitoramento remoto de dados. Atualmente, mais coleta de dados e trabalho de coleta é feito. É ainda necessário estimar o SOH da célula da bateria e do pacote PACK, o que pode fornecer um aviso prévio ao usuário, evitar a bateria e Existem efeitos adversos no uso do' s do usuário.

Na verdade, encontramos um problema no projeto que contatamos antes e precisamos propor diferentes requisitos para a função de transmissão remota de dados de acordo com diferentes cenários de uso. Por exemplo, em termos de automóveis de passageiros, o estado posteriormente unificou a proposta de fazer upload de dados para a plataforma de big data para supervisão unificada, mas para a aplicação de motocicletas elétricas de duas rodas, a função de transmissão remota de dados é realmente necessária? Sabemos que a função de transmissão remota de dados aumentará o custo. As atuais operadoras de cartão 2G não operarão mais no futuro próximo. Além do alto consumo de energia de um módulo 4G, o custo também é relativamente alto, em comparação com o custo de uma bateria de pequena capacidade. Em outras palavras, o custo de instalação de um módulo de transmissão remota de dados é muito alto. Alguns clientes aumentam o objetivo da transmissão remota de dados para evitar a perda de baterias. No entanto, após um ou dois anos de estatísticas, verifica-se que mesmo que o valor da bateria perdida seja pago diretamente, ainda é menor que o custo de adicionar um módulo remoto a cada bateria. Portanto, adicionar funções de transmissão remota de dados no campo dos veículos de duas rodas não é tão significativo no momento.

obrigado a todos!