Երբ մարդիկ խոսում են էլեկտրական մեքենաների (ԷՄ) մասին, զրույցը հաճախ պտտվում է հեռավորության, արագացման և լիցքավորման արագության շուրջ։ Սակայն այս ապշեցուցիչ աշխատանքի հետևում աշխատում է մի լուռ, բայց կարևոր բաղադրիչ՝Էլեկտրական մեքենաների մարտկոցի կառավարման համակարգ (BMS).
Դուք կարող եք BMS-ը համարել խիստ աշխատասեր «մարտկոցի պահապան»։ Այն ոչ միայն հետևում է մարտկոցի «ջերմաստիճանին» և «տոկունությանը» (լարմանը), այլև ապահովում է, որ թիմի յուրաքանչյուր անդամ (բջիջները) ներդաշնակ աշխատեն։ Ինչպես ընդգծվում է ԱՄՆ Էներգետիկայի նախարարության զեկույցում, «մարտկոցի առաջադեմ կառավարումը կարևոր է էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների ներդրման առաջխաղացման համար»։¹
Մենք ձեզ կներկայացնենք այս չգովերգված հերոսի խորը ուսումնասիրությունը։ Սկսենք դրա կողմից կառավարվող միջուկից՝ մարտկոցների տեսակներից, այնուհետև կանդրադառնանք դրա հիմնական գործառույթներին, ուղեղի նման ճարտարապետությանը և վերջապես կանդրադառնանք արհեստական բանականության և անլար տեխնոլոգիաների վրա հիմնված ապագային։
1. BMS-ի «սիրտը» հասկանալը. էլեկտրական մեքենաների մարտկոցների տեսակները
BMS-ի նախագծումը ներքուստ կապված է այն մարտկոցի տեսակի հետ, որը այն կառավարում է: Տարբեր քիմիական բաղադրությունները պահանջում են խիստ տարբեր կառավարման ռազմավարություններ: Այս մարտկոցները հասկանալը BMS նախագծման բարդությունը հասկանալու առաջին քայլն է:
Հիմնական և ապագա միտում ունեցող էլեկտրական մեքենաների մարտկոցներ. համեմատական նայացք
| Մարտկոցի տեսակը | Հիմնական բնութագրերը | Առավելություններ | Թերություններ | BMS կառավարման ուշադրության կենտրոնում |
|---|---|---|---|---|
| Լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ (LFP) | Արդյունավետ, շատ անվտանգ, երկար ցիկլի կյանքով։ | Գերազանց ջերմային կայունություն, ջերմային արտահոսքի ցածր ռիսկ: Ցիկլի տևողությունը կարող է գերազանցել 3000 ցիկլը: Ցածր գին, կոբալտ չի պարունակում: | Համեմատաբար ցածր էներգիայի խտություն։ Վատ աշխատանք ցածր ջերմաստիճաններում։ Դժվար է գնահատել SOC-ն։ | Բարձր ճշգրտությամբ SOC գնահատումՊահանջվում են բարդ ալգորիթմներ՝ հարթ լարման կորը մշակելու համար։Ցածր ջերմաստիճանի նախնական տաքացումԱնհրաժեշտ է հզոր ինտեգրված մարտկոցի տաքացման համակարգ։ |
| Նիկել Մանգան Կոբալտ (NMC/NCA) | Բարձր էներգիայի խտություն, երկար վարման հեռավորություն։ | Առաջատար էներգիայի խտություն՝ ավելի երկար հեռավորության համար։ Ավելի լավ աշխատանք ցուրտ եղանակին։ | Ավելի ցածր ջերմային կայունություն։ Ավելի բարձր գին կոբալտի և նիկելի շնորհիվ։ Ցիկլի կյանքը սովորաբար ավելի կարճ է, քան LFP-ի դեպքում։ | Ակտիվ անվտանգության մոնիթորինգԲջջի լարման և ջերմաստիճանի միլիվայրկյանային մակարդակի մոնիթորինգ։Հզոր ակտիվ հավասարակշռությունՊահպանում է բարձր էներգիայի խտության բջիջների միջև կայունությունը։Ջերմային կառավարման սերտ համակարգում. |
| Պինդ վիճակի մարտկոց | Օգտագործում է պինդ էլեկտրոլիտ, որը համարվում է հաջորդ սերունդը։ | Առավելագույն անվտանգությունՀիմնավորապես վերացնում է էլեկտրոլիտի արտահոսքից առաջացող հրդեհի ռիսկը։Գերբարձր էներգիայի խտությունՏեսականորեն մինչև 500 Վտժ/կգ։ Ավելի լայն աշխատանքային ջերմաստիճանային միջակայք։ | Տեխնոլոգիան դեռևս հասուն չէ. բարձր գին։ Խնդիրներ՝ կապված ինտերֆեյսի դիմադրության և ցիկլի տևողության հետ։ | Նոր սենսորային տեխնոլոգիաներԿարող է անհրաժեշտ լինել վերահսկել նոր ֆիզիկական մեծությունները, ինչպիսին է ճնշումը։Ինտերֆեյսի վիճակի գնահատումԷլեկտրոլիտի և էլեկտրոդների միջև միջերեսի առողջության մոնիթորինգ։ |
2: BMS-ի հիմնական գործառույթները. Ի՞նչ է այն իրականում անում:
Լիարժեք ֆունկցիոնալ BMS-ը նման է բազմակողմանի տաղանդ ունեցող մասնագետի, որը միաժամանակ կատարում է հաշվապահի, բժշկի և թիկնապահի դերեր: Դրա աշխատանքը կարելի է բաժանել չորս հիմնական գործառույթների:
1. Պետական գնահատական. «Վառելիքի չափիչ» և «Առողջապահական հաշվետվություն»
• Լիցքավորման վիճակ (SOC):Սա է օգտատերերին ամենաշատը հետաքրքրում. «Որքա՞ն մարտկոց է մնացել»։ SOC-ի ճշգրիտ գնահատումը կանխում է հեռավորության անհանգստությունը։ Հարթ լարման կորով LFP-ի նման մարտկոցների համար SOC-ի ճշգրիտ գնահատումը համաշխարհային մակարդակի տեխնիկական մարտահրավեր է, որը պահանջում է բարդ ալգորիթմներ, ինչպիսին է Կալմանի ֆիլտրը։
• Առողջական վիճակ (ԱՌՎ):Սա գնահատում է մարտկոցի «առողջությունը»՝ համեմատած այն ժամանակվա հետ, երբ այն նոր էր, և կարևոր գործոն է օգտագործված էլեկտրական մեքենայի արժեքը որոշելու համար: 80% SOH ունեցող մարտկոցը նշանակում է, որ դրա առավելագույն հզորությունը նոր մարտկոցի հզորության միայն 80%-ն է:
2. Բջիջների հավասարակշռում. թիմային աշխատանքի արվեստը
Մարտկոցը պատրաստված է հարյուրավոր կամ հազարավոր բջիջներից, որոնք միացված են հաջորդական և զուգահեռաբար: Արտադրական փոքր տարբերությունների պատճառով դրանց լիցքավորման և լիցքաթափման արագությունները փոքր-ինչ կտարբերվեն: Առանց հավասարակշռման, ամենացածր լիցք ունեցող բջիջը կորոշի ամբողջ մարտկոցի լիցքաթափման վերջնակետը, մինչդեռ ամենաբարձր լիցք ունեցող բջիջը՝ լիցքավորման վերջնակետը:
• Պասիվ հավասարակշռում.Այրում է ավելի բարձր լիցքավորված բջիջներից ավելորդ էներգիան՝ օգտագործելով դիմադրություն։ Այն պարզ է և էժան, բայց առաջացնում է ջերմություն և վատնում է էներգիա։
• Ակտիվ հավասարակշռում.Փոխանցում է էներգիան բարձր լիցքավորված մարտկոցներից ցածր լիցքավորված մարտկոցների: Այն արդյունավետ է և կարող է մեծացնել օգտագործելիության շառավիղը, բայց բարդ է և թանկ: SAE International-ի հետազոտությունը ցույց է տալիս, որ ակտիվ հավասարակշռումը կարող է մեծացնել մարտկոցի օգտագործելիության հզորությունը մոտ 10%-ով⁶:
3. Անվտանգության պաշտպանություն. Զգոն «Պահապանը»
Սա BMS-ի ամենակարևոր պարտականությունն է։ Այն անընդհատ վերահսկում է մարտկոցի պարամետրերը սենսորների միջոցով։
• Գերլարումից/ցածր լարումից պաշտպանություն։Կանխում է գերլիցքավորումը կամ գերլիցքաթափումը, որոնք մարտկոցի մշտական վնասման հիմնական պատճառներն են։
• Գերհոսանքից պաշտպանություն։Արագորեն անջատում է էլեկտրական շղթան աննորմալ հոսանքի իրադարձությունների ժամանակ, ինչպիսին է կարճ միացումը։
• Գերտաքացումից պաշտպանություն։Մարտկոցները չափազանց զգայուն են ջերմաստիճանի նկատմամբ: BMS համակարգը վերահսկում է ջերմաստիճանը, սահմանափակում է հզորությունը, եթե այն չափազանց բարձր կամ ցածր է, և ակտիվացնում է ջեռուցման կամ սառեցման համակարգերը: Ջերմային արտահոսքի կանխարգելումը դրա գերակա խնդիրն է, ինչը կենսական նշանակություն ունի համապարփակ...Էլեկտրական մեքենաների լիցքավորման կայանի նախագծում.
3. BMS-ի ուղեղը. Ինչպե՞ս է այն կառուցված։
BMS-ի ճիշտ ճարտարապետության ընտրությունը գնի, հուսալիության և ճկունության միջև փոխզիջում է։
BMS ճարտարապետության համեմատություն. կենտրոնացված vs. բաշխված vs. մոդուլային
| Ճարտարապետություն | Կառուցվածք և բնութագրեր | Առավելություններ | Թերություններ | Ներկայացուցչական մատակարարներ/տեխնիկներ |
|---|---|---|---|---|
| Կենտրոնացված | Բոլոր բջջային զգայուն լարերը միանում են անմիջապես մեկ կենտրոնական կառավարիչին։ | Ցածր գին Պարզ կառուցվածք | Միակ խափանման կետ Բարդ լարեր, ծանր Վատ մասշտաբայնություն | Տեխաս Ինստրումենթս (TI), Ինֆինեոնառաջարկում են բարձր ինտեգրված միաչիպային լուծումներ։ |
| Բաշխված | Յուրաքանչյուր մարտկոցի մոդուլ ունի իր սեփական ենթակա կառավարիչը, որը հաշվետու է գլխավոր կառավարչին։ | Բարձր հուսալիություն, ուժեղ մասշտաբայնություն, հեշտ սպասարկում | Բարձր գին Համակարգի բարդություն | Անալոգային սարքեր (ADI)-ի անլար BMS-ը (wBMS) առաջատարն է այս ոլորտում։NXPնաև առաջարկում է հզոր լուծումներ։ |
| Մոդուլային | Մյուս երկուսի միջև հիբրիդային մոտեցում՝ հավասարակշռելով արժեքը և կատարողականը։ | Լավ հավասարակշռություն ճկուն դիզայն | Ոչ մի ակնառու հատկանիշ չկա, բոլոր առումներով միջին է։ | Առաջին մակարդակի մատակարարներ, ինչպիսիք ենՄարելիևՊրեհառաջարկել նման անհատական լուծումներ։ |
A բաշխված ճարտարապետություն, մասնավորապես անլար BMS-ը (wBMS), դառնում է արդյունաբերության միտում։ Այն վերացնում է կառավարիչների միջև բարդ հաղորդակցման լարերը, ինչը ոչ միայն նվազեցնում է քաշը և արժեքը, այլև ապահովում է աննախադեպ ճկունություն մարտկոցների փաթեթի նախագծման մեջ և պարզեցնում ինտեգրումըԷլեկտրական տրանսպորտային միջոցների մատակարարման սարքավորումներ (EVSE).
4: BMS-ի ապագան. Նոր սերնդի տեխնոլոգիական միտումները
BMS տեխնոլոգիան դեռևս հեռու է իր վերջնական նպատակակետից. այն զարգանում է՝ դառնալով ավելի խելացի և ավելի կապված։
• Արհեստական բանականություն և մեքենայական ուսուցում.Ապագայի BMS-ը այլևս չի հիմնվի ֆիքսված մաթեմատիկական մոդելների վրա: Դրա փոխարեն, դրանք կօգտագործեն արհեստական բանականություն և մեքենայական ուսուցում՝ պատմական տվյալների մեծ քանակություն վերլուծելու համար՝ SOH-ը և մնացած օգտակար ծառայության ժամկետը (RUL) ավելի ճշգրիտ կանխատեսելու և նույնիսկ հնարավոր խափանումների վերաբերյալ վաղ նախազգուշացումներ տրամադրելու համար⁹:
• Ամպային կապակցված BMS:Տվյալները ամպային ամպ վերբեռնելով՝ հնարավոր է իրականացնել ավտոմեքենաների մարտկոցների հեռակա մոնիթորինգ և ախտորոշում ամբողջ աշխարհում: Սա ոչ միայն թույլ է տալիս BMS ալգորիթմի Over-the-Air (OTA) թարմացումներ, այլև անգնահատելի տվյալներ է տրամադրում հաջորդ սերնդի մարտկոցների հետազոտությունների համար: Այս «մեքենա-ամպ» հայեցակարգը նաև հիմք է դնում...v2g(Տրանսպորտային միջոցից ցանց)տեխնոլոգիա
• Նոր մարտկոցային տեխնոլոգիաներին հարմարվելը.Անկախ նրանից, թե դա պինդ վիճակում գտնվող մարտկոցներ են, թեFlow Battery & LDES Core Technologies, այս զարգացող տեխնոլոգիաները կպահանջեն բոլորովին նոր BMS կառավարման ռազմավարություններ և զգայունացման տեխնոլոգիաներ։
Ինժեների նախագծման ստուգաթերթիկ
BMS նախագծման կամ ընտրության մեջ ներգրավված ինժեներների համար հետևյալ կետերը հիմնական նկատառումներ են.
•Ֆունկցիոնալ անվտանգության մակարդակ (ASIL):Համապատասխանո՞ւմ է այնԻՍՕ 26262ստանդարտ՞: BMS-ի նման կարևոր անվտանգության բաղադրիչի համար սովորաբար պահանջվում է ASIL-C կամ ASIL-D¹⁰:
• Ճշգրտության պահանջներ՝Լարման, հոսանքի և ջերմաստիճանի չափման ճշգրտությունը անմիջականորեն ազդում է SOC/SOH գնահատման ճշգրտության վրա։
• Հաղորդակցության արձանագրություններ.Արդյո՞ք այն աջակցում է CAN-ի և LIN-ի նման հիմնական ավտոմոբիլային ավտոբուսային արձանագրություններին, և արդյո՞ք այն համապատասխանում է հաղորդակցման պահանջներին։Էլեկտրական մեքենաների լիցքավորման ստանդարտներ?
• Հավասարակշռության կարողություն.Ակտիվ է, թե՞ պասիվ հավասարակշռում։ Որքա՞ն է հավասարակշռման հոսանքը։ Կարո՞ղ է այն բավարարել մարտկոցի նախագծային պահանջները։
• Մասշտաբայնություն.Կարո՞ղ է լուծումը հեշտությամբ հարմարեցվել տարբեր մարտկոցային փաթեթների հարթակների վրա՝ տարբեր հզորություններով և լարման մակարդակներով։
Էլեկտրական մեքենայի զարգացող ուղեղը
TheԷլեկտրական մեքենաների մարտկոցի կառավարման համակարգ (BMS)ժամանակակից էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների տեխնոլոգիական պազլի անփոխարինելի մասն է։ Այն պարզ մոնիտորից վերածվել է բարդ ներդրված համակարգի, որը ինտեգրում է զգայունակությունը, հաշվարկները, կառավարումը և հաղորդակցությունը։
Քանի որ մարտկոցների տեխնոլոգիան ինքնին և առաջադեմ ոլորտները, ինչպիսիք են արհեստական ինտելեկտը և անլար կապը, շարունակում են զարգանալ, BMS-ը կդառնա ավելի խելացի, հուսալի և արդյունավետ։ Այն ոչ միայն տրանսպորտային միջոցների անվտանգության պահապանն է, այլև մարտկոցների ողջ ներուժը բացահայտելու և ավելի կայուն տրանսպորտային ապագա ապահովելու բանալին։
Հաճախակի տրվող հարցեր
Հարց. Ի՞նչ է էլեկտրական մեքենայի մարտկոցի կառավարման համակարգը:
A: An Էլեկտրական մեքենաների մարտկոցի կառավարման համակարգ (BMS)էլեկտրական մեքենայի մարտկոցի «էլեկտրոնային ուղեղն» ու «պահապանն» է: Այն սարքավորումների և ծրագրային ապահովման բարդ համակարգ է, որը անընդհատ վերահսկում և կառավարում է մարտկոցի յուրաքանչյուր առանձին բջիջ՝ ապահովելով, որ մարտկոցը անվտանգ և արդյունավետ աշխատի բոլոր պայմաններում:
Հարց. Որո՞նք են BMS-ի հիմնական գործառույթները:
A:BMS-ի հիմնական գործառույթներն են՝ 1)Պետական գնահատականՄարտկոցի մնացորդային լիցքի (State of Charge - SOC) և դրա ընդհանուր վիճակի (State of Health - SOH) ճշգրիտ հաշվարկ։ 2)Բջջային հավասարակշռությունԱպահովել, որ մարտկոցների բոլոր բջիջները ունենան միատարր լիցքի մակարդակ՝ կանխելու համար առանձին բջիջների գերլիցքավորումը կամ գերլիցքաթափումը։ 3)Անվտանգության պաշտպանությունԳերլարման, լարման ցածր մակարդակի, գերհոսանքի կամ ջերմաստիճանի բարձրացման դեպքում շղթայի անջատում՝ ջերմային արտահոսքի նման վտանգավոր իրադարձությունները կանխելու համար։
Հարց. Ինչո՞ւ է BMS-ը այդքան կարևոր:
A:BMS-ը անմիջապես որոշում է էլեկտրական մեքենայիանվտանգություն, հեռահարություն և մարտկոցի կյանքի տևողությունԱռանց BMS-ի, թանկարժեք մարտկոցը կարող է փչանալ բջիջների անհավասարակշռության պատճառով մի քանի ամսվա ընթացքում կամ նույնիսկ բռնկվել: Առաջադեմ BMS-ը երկար հեռավորության, երկար ծառայության և բարձր անվտանգության հասնելու անկյունաքարն է:
Հրապարակման ժամանակը. Հուլիս-18-2025