Onderzoek naar de BMS-technologie van lithiumbatterijen voor tweewielers

Verkennen van de BMS-technologie van lithiumbatterijen voor tweewielers

De gedeeltelijke vervanging van loodzuurbatterijen door lithiumbatterijen is een trend en er is geleidelijk een consensus ontstaan. Vooral op het gebied van elektrische fietsen, toen de nieuwe nationale norm voor elektrische fietsen technische beslissingen nam, begonnen lithiumbatterijen hun intrede te versnellen. De marktvraag naar elektrische fietsen is sterk gestegen. Dit soort beleidsresonantie met de markt heeft een enorme nieuwe marktruimte voor lithiumbatterijen opgeleverd.

De vervanging van loodzuurbatterijen door lithiumbatterijen zal grote veranderingen veroorzaken in het bestaande vraag- en aanbodpatroon op de markt, niet alleen aan de product- en technologiekant, maar ook aan het gehele supply chain-systeem, het bedrijfsmodel en het bedrijfsmodel.

Het volgende is het delen van het onderwerp" Discussie over BMS-technologie van tweewielige lithiumbatterij voor voertuigen" gemaakt door Dr. Yang, algemeen directeur van FIRSTEK.

FIRSTEK is een onderneming die gespecialiseerd is in R& D, productie en innovatie van platformtechnologie voor batterijbeheersysteem en big data-technologie voor batterijen. De producten worden voornamelijk gebruikt in de civiele industrie en de energieopslag van energiecentrales, puur elektrische twee of drie wielen, hulprobots en militaire stroomvoorzieningsvelden. Momenteel zijn sommige producten geëxporteerd naar Europa, Amerika en andere landen. Al in het begin van 2018 begon FIRSTEK met het aanpassen en ontwikkelen van slimme beschermingsborden voor de markt voor tweewielers met gedeelde accu's, en geleidelijk werden batches gevolgd. Op de marktterminals zijn meer dan 100.000 sets producten gebruikt.

Het eerste aspect is de huidige situatie in de sector. Op dit moment zijn tweewielerbatterijen hoofdzakelijk in twee richtingen: ten eerste, de verandering van loodzuur naar de lithiumbatterijmarkt; ten tweede de markt voor lithiumbatterijen. Bij de loodzuurwissel naar een lithiumbatterij wordt de originele productvormige interface op de auto gebruikt. Het BMS-product is gebaseerd op een pure hardware-beschermingskaartoplossing. Het is moeilijk om communicatiefuncties te realiseren. Tegelijkertijd is het tijdens gebruik gemakkelijk aan te steken en duurt het lang. Veroorzaak schade aan de connector. Omdat de controller niet over de communicatiefunctie beschikt, kan de controller bovendien niet communiceren met het batterijpakket en kan het voertuig geen beperkt vermogen bereiken. Wat lithiumbatterijen betreft, hebben de meeste BMS-interfaces communicatiefuncties en kunnen ze worden gebruikt om te communiceren met controllers en meters. Over het algemeen kan niet alleen de stroom-, spanning- en foutinformatie op de meter worden weergegeven. Tegelijkertijd kan door de informatie-interactie tussen het BMS en de controller, aanpassing van het uitgangsvermogen, gegevensinteractie, enz. Worden bereikt, wat de algehele prestaties van het voertuig aanzienlijk verbetert. Dit type voertuig maakt meestal gebruik van intelligente beschermplaatproducten.

In het tweede aspect introduceren we de wake-up-technologie van het slimme beschermingsbord. Elektrische tweewielers lijken eenvoudig, maar de daadwerkelijke toepassingsscenario's zijn iets gecompliceerder dan auto's. Vervolgens introduceer ik de principes en toepassingsscenario's van verschillende wekmethoden:

1. Schakel over om wakker te worden. Via de hulpinterface op de interface wordt de schakelstatus van de twee knooppunten gebruikt om het intelligente beschermingsbord te laten herkennen dat het batterijpakket op de auto of de oplader en tijdens transport zit. Het meest voor de hand liggende voordeel is dat het batterijpakket op de grond of tijdens transport kan worden geplaatst om ervoor te zorgen dat de hoofdlijninterface van het batterijpakket niet wordt opgeladen, wat een groot voordeel is voor de batterijveiligheid. Als het BMS de herkenningsfunctie niet heeft, zullen de positieve P en de negatieve P van de accu waarschijnlijk veiligheidsrisico's veroorzaken wanneer de accu altijd wordt opgeladen. Door de eenvoudigste switch-wekfunctie kan het probleem van het opladen van de interface gemakkelijk worden opgelost. Tegelijkertijd kan het ook de voorlaadfunctie bij inschakelen oplossen, waardoor het ontsteken van de accu door het laadproces wordt vermeden.

2. Laad wakker. Deze applicatie is gerelateerd aan de back-end load. Over het algemeen worden P-positief en P-negatief gebruikt om te detecteren of de back-end belast is om te bepalen of deze zich in de staat van de auto bevindt om het beheersysteem te activeren. Deze functie is eenvoudig uit te voeren, maar er zijn meer overwegingen bij praktische toepassingen. Het is geen eenvoudige ladingsdetectie, net na het ontwaken, omdat er geen andere signaalingang is, dus als een BMS kan het detecteren wanneer het wordt gewekt, maar het is onmogelijk om de informatie over het verwijderen van de lading van de auto te detecteren. Als u deze informatie wilt weten, moet u andere wekmethoden hebben gecombineerd met deze wekmethode, anders kan de lastwekkingsfunctie alleen geen energiebesparende slaap bereiken. .

3. Wakker worden na ontslag. Dit verwijst naar het ontwaken door de ontlaadstroom. De eerder genoemde load wake-up wordt gebruikt om te detecteren of er een load is. Ontlading wake-up verwijst naar wake-up door de grootte van de ontlaadstroom te detecteren. Over het algemeen wordt de accu in de auto geplaatst. Wat de elektrische motorfiets betreft: hoewel de gebruiker een week of twee geen gebruik heeft gemaakt, zit de accu altijd in de auto. In deze toestand zal het stroomverbruik van het BMS zelf veroorzaken. Wanneer de batterij volledig is opgeladen, gaat deze maximaal ongeveer 40 dagen mee. Om de gebruikstijd te kunnen verlengen, gaan we wat slaapwerk doen, bijvoorbeeld hoelang gaat de auto slapen als hij niet wordt gebruikt en hoe wordt hij wakker met BMS nadat hij in de slaapstand is gekomen? Op dit moment kan de huidige modus worden gebruikt om wakker te worden.

4. Wakker worden tijdens het opladen. Het GBS wordt gewekt door de uitgangsspanning van de oplader. Houd er echter rekening mee dat de oplader voor opladen en wekken niet het soort personenauto kan zijn dat gegevens moet uitwisselen voordat de laadspanning wordt afgegeven. Voor het wakker worden van het opladen moet de' -werkmethode van de oplader een laadspanning leveren om het GBS te wekken en vervolgens over te schakelen naar het normale oplaadproces na gegevensuitwisseling. Het grootste voordeel van deze wekfunctie is: onvoldoende batterijvermogen leidt tot onderspanning en het GBS kan niet automatisch werken. Na het wakker worden door opladen kan het BMS normaal werken. Deze methode is erg handig voor onderspanningsbeveiliging. Maar om redelijker te kunnen opladen, raden we over het algemeen aan dat wanneer klanten dit op deze plek doen, de oplader eerst een kleine stroomlimiet voor opladen laat doorlopen en vervolgens overschakelt naar normaal stroomladen na interactie met de gegevens van de oplader.

5. Communicatie wordt wakker. Verwijst over het algemeen naar het wakker maken van de GBS door middel van datacommunicatie. In het tweewieler-elektrische motorfietsproject waarmee we contact hebben opgenomen, van de goedkope 485-communicatie tot de huidige gemeenschappelijke CAN-communicatie, is het ook gebruikelijk om het batterijbeheersysteem (BMS) via deze communicatiemethoden te activeren.

6. Trillingen worden wakker. Het is een manier om wakker te worden door een trillingssensor aan het GBS toe te voegen. Over het algemeen is BMS gemakkelijk te slapen. Om stroom te besparen op de elektrische motorfiets zal het BMS automatisch in de slaapstand gaan volgens een bepaalde strategie, maar onder welke omstandigheden wordt hij wakker? Als een high-current wake-up-methode wordt gebruikt, zijn de kosten van het ontwerp eigenlijk relatief hoog en zijn de technische indicatoren ook relatief moeilijk. Een eenvoudige methode kan ook worden bereikt door wakker te worden met trillingen.

7. Open het deksel om wakker te worden. Verwijst voornamelijk naar het verpakte batterijpakket dat wordt gebruikt om abnormale gebeurtenissen vast te leggen wanneer deze abnormaal wordt geopend. Deze functie is meestal te vinden op kleine batterijpakketten. De elektronische sloten van Mobike- en OFO-fietsen zijn uitgerust met deze functie, voornamelijk om te voorkomen dat gebruikers het product misbruiken of de productafdekking zonder toestemming openen. Het realiseren van wakker worden bij het openen van het deksel wordt doorgaans gerealiseerd door middel van een lichtsensor. Gewoonlijk wordt het BMS zonder licht in het batterijpakket geïnstalleerd. Het BMS kan de ontwaakfunctie realiseren wanneer het deksel wordt geopend door veranderingen in het licht te detecteren.

8. Wekken op afstand. Deze functie houdt in dat de gebruiker de wekfunctie van het GBS realiseert door een externe datamodule toe te voegen. Meestal gebruikt voor het leasen van tweewielers. Tijdens het leaseproces betaalt de gebruiker niet op tijd en volgens planning. De operator kan het batterijpakket op afstand vergrendelen en het BMS gaat ook in de slapende toestand. In dit geval kan het BMS gebruik maken van remote wake-up om het doel van hergebruik te bereiken. Aan de andere kant, wanneer de batterij lange tijd niet is gebruikt, zoals door de klant in een hoek te worden geplaatst, kan in dit geval het BMS op afstand worden gewekt om het batterijpakket en de status van het batterijpakket te vinden kan op afstand worden bewaakt en de huidige status kan naar de server worden verzonden. Om verspilling van batterijpakketbronnen en overmatige ontlading van de batterij door langdurige opslag te voorkomen.

Het derde deel is de berekening van de SOC voor tweewielers. Dit aspect is in feite een relatief veelbesproken onderwerp bij personenauto's, en bij tweewielers moeilijker dan bij personenauto's, omdat de misbruiksituatie ingewikkelder is. De berekening van de SOC omvat over het algemeen de volgende methoden: eerste, ampère-uur-integratiemethode; ten tweede, reset naar volledige kalibratiestrategie; ten derde, OCV-kalibratie; ten vierde, dynamische compensatie en kalibratie.

Hieronder volgt een lijst met veelvoorkomende factoren die van invloed zijn op de SOC-berekening bij het gebruik van tweewielers.

Bij de toepassing van tweewielige voertuigen wordt het probleem benadrukt vanwege de SOC-fout die is ontstaan ​​door het gebruik van ondiep opladen en ondiep lossen. De meeste gebruikers gebruiken de batterij nadat deze volledig is opgeladen. Wanneer tweewielers worden gebruikt, laden ze echter vaak op als ze geen stroom meer hebben en rijden ze bijna weg als ze opgeladen zijn. Over het algemeen kan het batterijpakket niet volledig worden opgeladen, vooral niet bij gedeelde batterijwisseltoepassingen. Als expresrijders bijvoorbeeld gedeelde batterijpakketten gebruiken, zullen ze, om een ​​gemakkelijk transport te garanderen, overgaan op een batterijpakket met meer capaciteit wanneer ze de batterijbehuizing zien, waardoor de batterij altijd in een ondiepe staat is en ondiepe afscheiding. De invloed van de fout van de SOC van het tweewielige voertuig is relatief groot.

Ten tweede de invloed van omgevingstemperatuur en ontladingssnelheid op de eigen capaciteit van de' Elektrische motorfietsen hebben hoge temperaturen en lage temperaturen tijdens het rijden. Deze omstandigheden hebben een grotere impact op de batterij zelf. Als BMS zijn de originele gegevens die we kunnen monitoren spanning, stroom, temperatuur en andere informatie, maar er is geen manier om de batterij te controleren. Het eigen vermogen vervalt niet, dus de externe omgeving en het gebruik van verschillende rijders hebben een grote invloed op het eigen vermogen van de accu'

Ten derde, de levensduur van de batterij. Aangezien de kosten van het gebruik van batterijen voor tweewielers lager zijn dan die voor personenauto's, is de levensduur van batterijen voor tweewielers doorgaans korter dan die van personenauto's. Daarom moeten verschillende fabrikanten letten op de levensduur van batterijen volgens verschillende modellen en verschillende klantgroepen.

Ten vierde, de inconsistentie van de batterijen. Omdat de capaciteit van het tweewielige voertuigaccu doorgaans niet erg groot is, maar het laad- en ontlaadvermogen niet erg klein is, is de consistentie van de accukern relatief eenvoudig te zien. Vooral na een half jaar en een jaar zal er een groot verschil zijn in de accuspanning, wat de schatting van SOC ernstig zal beïnvloeden.

Ten vijfde, de impact van de nauwkeurigheid van de BMS-stroom- en spanningsverwerving op de SOC-schatting. BMS heeft enkele onbewerkte batterijgegevens nodig voor SOC-schatting. Echter, in het tweewielige voertuig BMS, om beter te voldoen aan de lage kostenvereisten van de klant voor' s voor BMS, moet soms enige nauwkeurigheid worden opgegeven. Maar hoeveel nauwkeurigheid moet er worden verminderd? Hierbij moet ook rekening worden gehouden met de mate van invloed op SOC.

Anderzijds heeft het stroomverbruik van het GBS zelf ook een grotere impact op de SOC-schatting. Voor BMS-toepassingen in de automobielsector kan het BMS een energieverbruik van nul bereiken nadat de sleutel is uitgeschakeld. Zodra de laagspanningsvoeding is uitgeschakeld, wordt het BMS uitgeschakeld zonder stroomverbruik. Maar bij producten met een laag stroomverbruik is BMS niet eenvoudig om nul stroomverbruik te bereiken.

BMS-slaap wordt over het algemeen onderverdeeld in diepe slaap en ondiepe slaap. Bij het ingaan in diepe slaap kan deze lager zijn dan 20 mA. Als u rekent op basis van het stroomverbruik van 10 mA, zult u zien dat het batterijvermogen na lange tijd ongeveer 40 - is. Ongeveer 50 dagen is de batterij in principe verbruikt. Dus wanneer we de SOC berekenen, moeten we het stroomverbruik van het GBS zelf opnemen.

Het vierde aspect is de nieuwe infrastructuur voor tweewielers. Het serviceplatform van het tweewielige voertuig is het platform voor gegevensbewaking op afstand. Momenteel wordt er meer data verzameld en verzameld. Het is verder nodig om de SOH van de batterijcel en het PACK-pakket te schatten, wat de gebruiker vroegtijdig kan waarschuwen, de batterij kan vermijden, en er zijn nadelige effecten op het gebruik van de'

We hebben zelfs een probleem gevonden in het project waarmee we eerder contact hebben opgenomen, en we moeten verschillende eisen stellen voor de functie voor gegevensoverdracht op afstand volgens verschillende gebruiksscenario's. Wat betreft personenauto's bijvoorbeeld, heeft de staat later het voorstel verenigd om gegevens te uploaden naar het big data-platform voor uniform toezicht, maar is de functie voor datatransmissie op afstand echt nodig voor de toepassing van tweewielige elektrische motorfietsen? We weten dat de functie voor gegevensoverdracht op afstand de kosten zal verhogen. De huidige 2G-kaarttelecomoperatoren zullen in de nabije toekomst niet meer actief zijn. Naast het hoge stroomverbruik van een 4G-module, zijn de kosten ook relatief hoog in vergelijking met de kosten van een batterijpakket met een kleine capaciteit. Met andere woorden, de kosten voor het installeren van een datatransmissiemodule op afstand zijn erg hoog. Sommige klanten verhogen het doel van datatransmissie op afstand om het verlies van accu's te voorkomen. Na één of twee jaar aan statistieken blijkt echter dat zelfs als de waarde van het verloren batterijpakket direct wordt betaald, dit nog steeds minder is dan de kosten voor het toevoegen van een externe module aan elk batterijpakket. Daarom is het toevoegen van functies voor datatransmissie op afstand op het gebied van tweewielers momenteel niet zo zinvol.

bedankt iedereen!