Mitä BMS tarkoittaa?
Akun hallintajärjestelmäSelitetty
Ostimme melkein erän DALY BMS -yksiköitä vuonna 2021. Hinta näytti hyvältä, tekniset tiedot tarkistettiin paperilla ja myyntiedustaja lupasi CAN-väylän yhteensopivuuden Victron-inverttereidemme kanssa. Kolme viikkoa pilottiautomaattiseen ajoneuvokalustoon asennuksen jälkeen havaitsimme, että yksiköt tasapainottivat kennoja vain latauksen aikana, eivät levossa. Sovellus kaatui jatkuvasti. Bluetooth tarvitsi pariliitoksen-muutaman päivän välein. Päädyimme korvaamaan kaikki 24 yksikköä JBD-levyillä kaksinkertaisella hinnalla.
Kokemus opetti meille jotain, jota teknisissä tiedoissa ei koskaan mainita: BMS-laatu näkyy yksityiskohdissa, joiden löytäminen kestää kuukausia.
Joten mikä on BMS, todella?
Oppikirjan vastaus
Akun hallintajärjestelmä tarkkailee kennojen jännitteitä, hallitsee virtaa, seuraa lämpötiloja ja suojaa litiumkennoja olosuhteilta, jotka aiheuttavat tulipalon tai ennenaikaisen kuoleman.
Käytännön vastaus
se on komponentti, joka määrittää, kestääkö 15 000 dollarin akkupakettisi 4 vuotta vai 12 vuotta. Onko trukillasi yksi lämpötapahtuma vai nolla. Pysyvätkö takuuvaatimukset alle 1 % tai nousevatko yli 3 %.
Olemme Polinovelissa seuranneet takuutietoja kahdeksalta BMS-toimittajalta vuodesta 2018 lähtien. Numerot kertovat selkeän tarinan.
Takuuvaatimusten määrät toimittajatason mukaan (2018-2022, 3 247 yksikköä)
| Toimittajaluokka | 24 kuukauden epäonnistumisprosentti | Ensisijainen vikatila | Huomautuksia |
|---|---|---|---|
| Orion, REC | 0.4-0.7% | Anturin ajautuminen | Johdonmukainen erissä |
| JK (JIKONG), JBD | 0.8-1.2% | Laiteohjelmistovirheet (korjattavissa) | Vahva sovellustuki |
| Kotimainen merkki A | 2.1% | Tasapainotuspiiri | Parannettu 2023 erissä |
| Kotimainen merkki B | 3.1% | MOSFET-vikoja | Laadunvalvontaongelmat |
| DALY | 3.8% | Useita ongelmia | Katso alla olevat huomautukset |
DALY-tilanne ansaitsee selityksen. Niiden suljettu kotelorakenne toimii todella hyvin vedeneristyksenä. Mutta heidän sovelluksellaan on hyvästä syystä 1,7 tähden luokitus. Olemme vastaanottaneet yksiköitä, joissa on tehdasasetusvirheitä. Niiden "100 A purkaus" -luokitus tarkoittaa usein 50 A latauskapasiteettia, jota kukaan ei kerro sinulle etukäteen. Yksi asiakas huomasi tämän sen jälkeen, kun hänen latausinfrastruktuurinsa ei pystynyt tarjoamaan odotettua suorituskykyä.
Ollakseni rehellinen, DALY-yksiköt toimivat hyvin budjettiprojekteissa, joissa et tarvitse teknistä tukea. Älä odota apua, kun jokin menee pieleen.
Taloustiede, jolla on oikeasti merkitystä
Kaikki lainaavat electravehicles.com-sivuston "sijoitetun pääoman tuottoprosentin parannusta 143 %" -lukua. Olemme nähneet samanlaisia lukuja omissa käyttöönotoissamme, mutta laskelma ei ole yksinkertainen.
Selitämme sen hankintakomiteoille seuraavasti:
Kustannusvertailu: 50 yksikön automaattitrukkikalusto yli 8 vuoden ajalta
| Kustannusluokka | Budget BMS -vaihtoehto | Laadukas BMS-vaihtoehto |
|---|---|---|
| Alkuperäinen BMS-hinta (yksikköä kohti) | $180 | $650 |
| Laivaston BMS-investointi | $9,000 | $32,500 |
| Akun hinta (48V 100Ah LFP) | $45,000 × 50 = $2.25M | Sama |
| Odotettu paketin vaihto | Vuodet 4-5 (koko laivasto) | Vuosi 10+ (osittainen) |
| Vaihtohinta vuonna 5 | ~2,0 miljoonaa dollaria (hintaeroosio) | $0 |
| Odottamattomia seisokkeja | 12-18 vuodessa | 2-4 vuodessa |
| Katkosaikakustannukset (800 dollaria/tapahtuma) | $76,800-$115,200 | $12,800-$25,600 |
23 500 dollarin ero BMS-investoinneissa näyttää merkittävältä, kunnes otat huomioon yhden akun vaihtojakson. Asiakkaamme ovat kiistelleet tästä viikkoja, mutta soittivat meille kaksi vuotta myöhemmin ja pyysivät asentamaan parempia BMS-yksiköitä. Siihen mennessä jotkut solut ovat jo eronneet toipumisen jälkeen.
Erityisesti yksi projekti muutti tapaamme lähestyä näitä keskusteluja. Varastonhoitaja Ohiossa vaati budjettivaihtoehtoa suosituksistamme huolimatta. Kahdeksantoista kuukautta myöhemmin he kokivat lämpötapahtuman yhdessä paketissa. Kukaan ei loukkaantunut, mutta vakuutustutkinta ja laitoksen seisokit maksoivat heille enemmän kuin koko alkuperäinen akkuinvestointi. Emme voi jakaa yrityksen nimeä, mutta tapahtumaraportti on julkinen paikallisen palokunnan toimiston kautta.
Tekniset tiedot: mitä todella etsiä
Useimmissa BMS:n teknisissä tiedoissa on jännitteen tarkkuus "±0,5 %" tai "±10 mV". Molemmat kuulostavat täsmällisiltä. Kumpikaan ei kerro, mikä on tärkeää.
Kriittinen kysymys LiFePO4-sovelluksille: säilyttääkö järjestelmä tarkkuuden 3,2-3,35 V tasangolla? Täällä LFP-solut viettävät 80 % toiminta-ajastaan, ja jännitteen{4}}-SOC-suhde on lähes tasainen. 5 mV mittausvirhe tällä alueella voi tuottaa 8 % SOC-arviointivirheen. Tämä on ero sen välillä, jos ajattelee, että kapasiteettia on jäljellä 30 prosenttia, ja sen välillä, että kapasiteetti on todellisuudessa 22 prosenttia.
Määritämme automaattitrukkisovelluksellemme 0,3 % tarkkuuden, mikä maksaa noin 15 % enemmän kuin tavalliset 0,5 % järjestelmät. Kompromissi on sen arvoinen operaatioissa, jotka vaativat luotettavan etäisyyden ennustamisen.
Todellisuudessa vahvistamamme tekniset tiedot (ei vain hyväksyminen tietolomakkeista)
| Parametri | Datasheet Claim | Mitä testaamme | Miksi sillä on merkitystä |
|---|---|---|---|
| Jännitteen tarkkuus | ±0,5 % 25 asteessa | ±? -10 asteessa ja 45 asteessa | Varastolämpötilat vaihtelevat |
| Tasapainotusvirta | "Aktiivinen tasapainotus" | Todellinen mA-mitta | Monet väittävät "aktiiviseksi" 40 mA passiivisena |
| Nykyinen luokitus | 100A jatkuvaa | Huippukäsittely, vähennyskäyrä | 130A huiput tappavat 100A{2}}nimellisyksiköitä |
| Viestintä | "CAN-yhteensopiva" | Protokollan vahvistus kohdeinvertterillä | "Yhteensopiva" tarkoittaa eri asioita |
Nykytilanteen tasapainottaminen ansaitsee painotuksen. Jos teknisissä tiedoissa ei mainita tiettyä milliampeeriarvoa balansointivirralle, "tasapainotustoimintoa" ei ehkä ole olemassa millään tarkoituksenmukaisella tavalla. Passiiviset järjestelmät toimivat tyypillisesti 30-100 mA. Aktiiviset järjestelmät, jotka todella siirtävät energiaa kennojen välillä, toimivat 600 mA:lla tai korkeammalla. Olemme nähneet yksiköitä, joita on markkinoitu "aktiivisena tasapainottajana", jotka mittasivat testauksessa 45 mA.
Huomautus edullisesta BMS-arkkitehtuurista
Tämä tulee insinöörifoorumin keskustelusta, joka pelasti meidät huonolta päätökseltä. Joissakin edullisissa-BMS-malleissa käytetään yksittäisiä yhden-solusuojaussiruja (kuten DW01), jotka on kytketty rinnakkain useiden solujen-kokoonpanojen luomiseksi. Sirut on suunniteltu vain 1S-sovelluksiin. Kun valmistajat ketjuttavat ne yhteen 4S-, 10S- tai 20S-paketteja varten, jokainen siru toimii itsenäisesti ilman koordinoitua suojausta.
Vikatila on vaarallinen: jos yksi siru kuolee staattisesta purkauksesta tai kosteudesta, se soluryhmä menettää kaiken suojan, kun taas muu järjestelmä jatkaa toimintaansa. Paketti ei sammu. Se ei varoita sinua. Se vain toimii suojaamattomana, kunnes jokin epäonnistuu katastrofaalisesti.
Laadukkaissa BMS-malleissa käytetään Texas Instrumentsin, Analog Devicesin tai vastaavien toimittajien moni{0}}soluvalvontapiiriä. Nämä sirut valvovat kaikkia soluja integroitujen piirien kautta, joiden vikatilat ovat oletuksena turvallinen sammutus. Kustannusero on ehkä 15-30 dollaria tilavuusyksikköä kohti. Turvallisuusero ei ole vertailukelpoinen.
Lopetimme harkitsemasta kaikkia toimittajia, jotka eivät pystyneet selittämään IC-arkkitehtuuriaan. Jos myyntiinsinööri ei tiedä, käyttävätkö he yhden-solun siruja rinnakkain vai oikeita monisoluisia{2}}IC:itä, se kertoo jotain heidän suunnittelusyvyydestään.
Sertifikaatit: mitä ne tarkoittavat ja eivät tarkoita
Pohjois-Amerikan asiakkaamme kysyvät usein "UL-sertifioitua" BMS:ää. Terminologialla on tässä väliä.
UN38.3-sertifikaatti kattaa kuljetusturvallisuuden. Tärinä, korkeus, lämpöpyöräily, isku. Se ei käsittele käyttöturvallisuutta todellisen käytön aikana. Jokainen kansainvälisesti toimitettu litiumakku tarvitsee UN38.3:n. Se tarkoittaa, että tuotteesi voi laillisesti ylittää rajat. Se ei tarkoita, että BMS suojaa solujasi latausvian aikana.
IEC 62619 kattaa käyttö-vaiheen turvallisuuden teollisissa sovelluksissa. Tämä on standardi, joka koskee lämmön karkaamisen estoa ja BMS-integrointivaatimuksia. Jos käytät litiumakkuja trukeissa, automaattitrukeissa tai kiinteässä varastossa, tämä sertifikaatti on todella tärkeä käyttöturvallisuuden kannalta.
UL 1973 koskee erityisesti kiinteää energian varastointia Pohjois-Amerikassa. Se sisältää lämmön etenemisen testausta ja vikasietoisuutta koskevia vaatimuksia, joita IEC 62619 ei kata täysin.
Sertifioinnin kattavuuden yhteenveto
| Vakio | Kattaa kuljetuksen | Kattaa toiminnan | Kattaa Thermal Runawayn | Pakollinen |
|---|---|---|---|---|
| UN38.3 | Kyllä | Ei | Ei | Kansainvälinen toimitus |
| IEC 62619 | Ei | Kyllä | Kyllä | Teollinen käyttöönotto |
| UL 1973 | Ei | Kyllä | Kyllä | Pohjois-Amerikan kiinteä varasto |
| UL 9540 | Ei | Järjestelmä{0}}tasolla | Kyllä | Suorita ESS-asennukset valmiiksi |
Olemme nähneet toimittajien väittävän "UL-hyväksytyn komponentin" statusta (keltainen kortti) vastaavan täydellistä UL-listausta. Se ei ole. Tarjoamamme pohjoisamerikkalainen hanke hylättiin, koska asiakkaan suunnittelutiimi hyväksyi keltaisen kortin dokumentaation ja toimivaltainen viranomainen hylkäsi sen lopputarkastuksessa. Projekti viivästyi kolme kuukautta, kun he hankkivat vaatimustenmukaisia laitteita.
IEEE 2686-2024 -standardi on mainitsemisen arvoinen tässä. Se ei ole pakollinen sertifiointi, mutta se edustaa ensimmäistä suositeltua käytäntöä erityisesti kiinteään energian varastointijärjestelmään. Toimittajat, jotka viittaavat IEEE 2686:n noudattamiseen, kiinnittävät ainakin huomiota nykyisiin parhaisiin käytäntöihin. (Exponent.com ylläpitää hyviä teknisiä yhteenvetoja näistä standardeista, jos haluat lukea lisää.)
Kuinka arvioimme toimittajia nyt
Riittävän opitun kokemuksen jälkeen kehitimme johdonmukaisen arviointiprosessin. Jokainen projekti ei tarvitse jokaista tarkistusta, mutta vaiheiden ohittaminen on maksanut meille tarpeeksi monta kertaa, että oletuksena on perusteellisuus.
Turvallisuus- ja vaatimustenmukaisuustarkastus on ensin. Pyydämme todellisia testiraporttien numeroita, emme vain sertifiointivaatimuksia. Voimassa oleva IEC 62619 -testausraportti sisältää asiakirjan numeron, testauslaboratorion ja erityiset testausolosuhteet. Jos toimittaja pystyy toimittamaan vain sertifikaatin kuvan, kaivamme syvemmälle.
Tekninen sovitus on seuraava. Kattaako BMS-jännitealue todella pakettikokoonpanosi marginaalilla? 16S BMS enimmäisrajallaan ei ole sama kuin 20S BMS, joka toimii 16S:llä. Toimiiko kommunikaatioprotokolla todella laturisi ja invertterisi kanssa vai tarkoittaako "CAN-yhteensopiva" "käytämme CAN-protokollaa, mutta omalla viestin muotoilulla"?
Tarkistamme tasausvirran itsenäisesti, mikäli mahdollista. Toimittajat tietävät, että tarkistamme, mikä pyrkii pitämään tekniset tiedot rehellisinä.
Toimitusten jatkuvuudella on enemmän merkitystä kuin useimmat hankintatiimit ymmärtävät. BMS-toimittaja, joka keskeyttää malliprojektisi kesken{1}}, aiheuttaa korvaavaa päänsärkyä vuosiksi. Kysymme tuotesuunnitelmista, tulevien ostojen vähimmäistilausmääristä ja siitä, käytetäänkö suunnittelussa hyödykekomponentteja tai mukautettuja ASIC-kortteja, jotka eivät ehkä ole saatavilla.
Polinovelin teollisissa akkuratkaisuissamme BMS-integrointi tapahtuu kennojen -to-suunnittelun aikana. Emme jälkiasenna kolmannen osapuolen -BMS-järjestelmiä valmiisiin pakkauksiin. Tämä antaa meille mahdollisuuden optimoida anturien sijoittelua, johtojen reititystä ja lämmönhallintaa järjestelmänä sen sijaan, että käsittelemme jälkimarkkinoiden asennuksen kompromisseja. Suunnittelutiimimme kokoaa BMS-määritykset todellisten sovellusvaatimusten perusteella: käyttöjaksot, huippuvirran profiilit, ympäristön lämpötila-alueet, tietoliikenneprotokollatarpeet.
Jos arvioit litiumakkuvaihtoehtoja materiaalinkäsittelylaitteille tai teollisuusajoneuvoille, BMS-keskustelun tulisi tapahtua määrittelyprosessin varhaisessa vaiheessa, ei jälkikäteen. Tärkeät kysymykset ovat sovelluskohtaisia-, ja yleisistä teknisistä vertailuista jää huomaamatta suurin osa pitkän ajan-luotettavuuteen vaikuttavista seikoista.
Ota yhteyttä yhteystietosivumme kautta ja kerro hakemuksesi. Kerromme sinulle rehellisesti, sopivatko ratkaisumme tarpeisiisi vai kannattaako sinun etsiä muualta.
