Энергия сақтау аккумуляторлары үшін ақылды BMS қандай функцияларға ие?

Ақылды BMS-те нақты уақытта бақылау және күйді бағалау

IoT-қа негізделген сенсорлар арқылы ток, кернеу және температураны дәл бақылау

Қазіргі заманғы ақылды аккумуляторларды басқару жүйелері ток, кернеу деңгейлері мен температураның өзгерістерін секундтың ондық үлестерінде бақылау үшін IoT-датчиктерін қолданады; ток өлшеулерінің дәлдігі шамамен 0,5 пайызға тең. Бұл технология әрбір жеке элементтің деңгейінде егжей-тегжейлі кернеу көрсеткіштерін жинақтайды және жылу қандай жолмен толық аккумуляторлық блоктар бойынша таралатынын бақылайды. Бұл мүмкіндік ішкі қысқа тұйықталулар немесе қауіпті қызу оқиғаларының бастапқы сатылары сияқты аса маңызды ақаулардың пайда болуынан бұрын оларды тез анықтауға мүмкіндік береді. Элементтердің температурасында екі градусқа ғана айырма болған кезде жүйе автоматты суыту механизмдерін іске қосады, нәтижесінде зақымдану өте жылдам дамып кетпейді. Барлық бұл егжей-тегжейлі ақпаратты нақты уақытта алу мүмкіндігі күтпеген істен шығулармен күресуге емес, алдын ала жоспарланған техникалық қызмет көрсету жұмыстарын жүргізуге мүмкіндік береді. 2023 жылғы сенімділік сынақтарының соңғы деректеріне сәйкес, бұл жетілдірілген бақылау мүмкіндіктері ірі масштабды энергия сақтау орнатуында күтпеген істен шығуларды шамамен 40 пайызға азайтады.

Дәл энергия есебі үшін бапталатын заряд күйін (SoC) бағалау

Бүгінгі таңда ақылды аккумуляторларды басқару жүйелері заряд күйін бағалау үшін қарапайым кернеу көрсеткіштерінен асып түсті. Оның орнына олар кулондық санау әдістерін кернеу релаксациясын модельдеумен және тіпті машиналық оқыту әдістерімен ұштастыратын алғысқа лайықты алгоритмдерді қолданады. Бұл жаңа әдістер аккумуляторлардың кесіртпеуіне, температураның өзгеруіне және жүктемелердің тербелісіне қарай автоматты түрде өзгереді. Олар көбінесе зарядтау жылдамдығы өте жоғары болған кезде де 95 пайыздан астам дәлдікке қол жеткізеді. Жүйе импеданстың уақыт өтуімен қалай өзгеретінін бақылайды және оны өткен кездегі жұмыс істеу деректерімен салыстырады, бұл қажетсіз «фантомдық» разрядталу қателерін азайтады және энергияның таратылуын жақсырақ бақылауға мүмкіндік береді. Көптеген табыс көздері дәл сыйымдылықты бақылауға тәуелді болатын ірі масштабды энергия сақтау операцияларын жүргізетін кәсіпорындар үшін кішкентай қате де маңызды болып табылады. 2023 жылы Ponemon Institute зерттеу орталығы жариялаған зерттеу нәтижелеріне сәйкес, осы есептеулерде 1 пайыздық қате әр жылы шамамен жеті жүз қырық мың доллардың жоғалуына әкелуі мүмкін.

Саулық күйін бағалау (SoH) диагностикасы және болжамды тозу модельдеуі

Ақылды аккумуляторларды басқару жүйелері аккумуляторлардың денсаулық күйін электрхимиялық импедансты спектроскопия, аккумуляторлар өткізген зарядтау циклдарының санын талдау және алғашқы зауыттық сипаттамалармен салыстыру арқылы өлшейді. Олар аккумуляторлардың қолданысқа шығарылған кездегі күтілетін қуатына қарағанда уақыт өте келе қуаты қаншаға төмендейтінін бақылайды. Бұл технологияның алдын-ала болжайтын модельдері өрісте мыңдаған нақты аккумуляторлардың жұмысы туралы ақпараты бар үлкен дерекқорлардан үйренеді. Бұл модельдер аккумулятордың алмастыруға дейін қанша уақыт жұмыс істейтінін шамамен 5% дәлдікпен бағалай алады. Бұл практикалық тұрғыдан не мағынаға ие? Аккумуляторлардың операторлары кенеттен пайда болған ақаулармен күресуге емес, алдын ала алмастыруларды жоспарлауға мүмкіндік алады. Көптеген жүйелер осы алдын-ала көру қабілеті арқасында қосымша 2–3 жылға созылады. Сондай-ақ, 2024 жылы энергия сақтау шешімдері бойынша жарияланған соңғы салыстырмалы зерттеулерге сәйкес, компаниялар бұл ақылды бақылау тәсілдерін енгізген кезде жалпы шығындары шамамен 18% төмендейді.

Ақылды BMS арқылы іске қосылатын интеллектуалды қорғану механизмдері

Ақылды аккумуляторды басқару жүйесі электрлік көліктер үшін ISO 6469-3 қауіпсіздік талаптарына сай нақты уақытта қорғаудың ішкі деңгейлерімен жабдықталған. Қауіпті жағдайлар пайда болған кезде, мысалы, элементтердің кернеуі әрбір элементке 4,25 В-тан асады немесе 2,5 В-тан төмендейді немесе температура 60 °C-тан жоғары көтеріледі, жүйе оларды жарты секунд ішінде анықтайды. Бірдеңе дұрыс болмаған кезде бірден бірнеше іс-әрекет орындалады. Біріншіден, жүйе температураның қатты көтерілуі кезінде токтың өтуін автоматты түрде төмендетеді. Содан кейін арнайы құрылғы ақаулы элементтерді изоляциялайды, сондықтан проблемалар батарея қорабы бойынша таралмайды. Жүйе сонымен қатар әрбір элементтің тарихи қолданылу жиілігін талдап, келешекте қай жерде ақаулар пайда болуы мүмкін екенін болжайды. Сонымен қатар, компоненттер арасындағы барлық байланыс аутентификациялық протоколдар арқылы қауіпсізделген және хакерлік шабуылдарға қарсы қорғалған. Өткен жылғы Ұлттық өрттен қорғау қауымдастығының есебіне сәйкес, осындай бақылау жүйесі батареялардағы өрттерді бақылаусыз батареяларға қарағанда шамамен үш төрттен біріне дейін азайтады. Тағы бір артықшылық — жылулық модельдеуді электрлік өнімділік талдауымен ұштастыру нәтижесінде туындайды. Бұл тәсіл инженерлерге UL 9540A нормаларына сәйкес келетін, жақсы суыту шешімдерін жобалауға көмектеседі. Нәтижесінде, үлкен масштабты энергия сақтау жүйелеріне орнатылған батареялар әдетте басқаша болған жағдайда болғанынан 3 жылға ұзағырақ қызмет етеді.

Ұзақ мерзімді сенімділік үшін элементтерді теңестіру және жылу режимін басқару

Белсенді және белсенді емес теңестіру: Ірі масштабты BESS орнатуларындағы компромисстік шешімдер

Аккумуляторлық басқару жүйелері (BMS) әдетте аккумуляторлық элементтердегі кернеу деңгейлерін тұрақты ұстау үшін екі тәсілдің бірін қолданады: пассивті немесе активті теңестіру. Пассивті теңестіру кезінде артық энергия резисторлар арқылы жылуға айналады. Бұл әдіс қарапайым және арзан, бірақ оның кемшілігі — жүйенің пайдалы әсер коэффициенті төмендейді; 2023 жылы «Journal of Power Sources» журналында жарияланған зерттеулерге сәйкес, бұл көрсеткіш 8–12 пайызға дейін төмендейді. Активті теңестіру басқаша жұмыс істейді: ол конденсаторлар немесе индуктивтік элементтер сияқты компоненттерді пайдаланып, энергияны бір элементтен екіншісіне ауыстырады. Бұл тәсілдің ерекшелігі — ол әдетте жоғалып кететін энергияны қайта қалпына келтіреді, сондықтан тораптық масштабтағы аккумуляторлық энергия сақтау жүйелері (BESS) пайдаланылатын сыйымдылығын қосымша 15–25 пайызға арттыра алады. Бұл активті жүйелер бастапқыда көбірек инвестиция талап етсе де, олар әдетте көп ұзақ уақыт жұмыс істейді. Сараптамалық сынақтар көрсеткендей, бірнеше мегаватты қамтитын ірі орнатуларда активті теңестіру циклдық өмірді шамамен 25–40 пайызға арттырады, сондықтан көптеген операторлар үшін олар ұзақ мерзімді тұрғыдан қосымша шығындарға тұрған бағасын толығымен қамтамасыз етеді.

Жүктеме мен қоршаған ортаның болжамын интеграциялаған Жасанды Интеллектімен күшейтілген жылу реттеуі

Ақылды жылу басқару жасанды интеллект болжамдарын нақты сенсорлық көрсеткіштермен ұштастырады, сондықтан ол салқындату жүйелерін алдын ала реттеуге мүмкіндік береді. Машиналық оқыту алгоритмдері өткен уақыттағы пайдалану тенденцияларын, жергілікті ауа-райы жағдайларын және жеке элементтерден алынған ағымдағы температура көрсеткіштерін талдайды, сондықтан температура өте жоғары болғанға дейін кондиционерлік жұмыстарды дәлірек реттеуге болады. 2023 жылы Ponemon Institute зерттеуіне сәйкес, бұл әдіс қауіпті температура шыңдарын шамамен 30 °C-қа төмендетеді және компоненттердің тозуын шамамен 18 пайызға баяулатады. Аккумуляторлық элементтерді 15–35 °C аралығында тұрақты ұстау өте маңызды, өйткені олар бұл шектен тыс кеткенде ақаулар пайда болады. Жылулық тізбектің бұзылуы ғана аккумуляторлардың барлық ақауларының шамамен үш төрттен бірін құрайды, сондықтан бұл шектерге бағыну аккумуляторлардың ұзақ қызмет етуін және жалпы қауіпсіздікті қамтамасыз етеді.

Ақылды BMS-тің бұлттық қосылуы мен жүйелік интеграциялау мүмкіндіктері

Қазіргі заманғы ақылды BMS платформалары географиялық тұрғыдан шашыраңқы орналасқан аккумуляторлық парктар бойынша бақылауды және басқаруды біріктіру үшін бұлттық негізде құрылған архитектураны қолданады. Шеткі құрылғыдан бұлтқа дейінгі деректер ағысы қауіпсіздікті немесе жауап беру қабілетін төмендетпей, масштабталатын, төмен күтуді қамтамасыз етеді.

Парк бойынша ақылды BMS басқару үшін IoT және шеткі құрылғыдан бұлтқа дейінгі деректер ағысы

Аккумуляторлық модульдер ішіндегі IoT желілеріне қосылған сенсорлар кернеудегі өзгерістер, жылу орындары, сондай-ақ жүргізілген зарядтау циклдарының саны сияқты нақты ақпаратты жинайды, сосын осы деректерді жақын орналасқан өңдеу бірліктеріне жібереді. Осы шеттік орындарда жүйе артық шуылды сүзіп, алдымен қарапайым талдау жұмыстарын орындайды. Тек шынымен маңызды нәтижелер ғана тереңірек өңдеу үшін бұлттық серверлерге жіберіледі. Нәтижесінде біз қазір уақытта он мыңнан астам құрылғыда пайда болатын ақауларды анықтай алатын, компоненттердің тозу белгілері пайда болған кезде техникалық қызмет көрсетуді жоспарлайтын және барлығын тегіс жұмыс істеуге ұстап тұру үшін бағдарламалық жабдықтың жаңартылған нұсқаларын қашықтан жіберетін өте әсерлі автопарк бақылау жүйесін аламыз. Бұл барлық жүйе жүздеген мегаваттық қуат шығаратын өте ірі орнатуларда да тамаша жұмыс істейді, сонымен қатар маңызды кешігулерге немесе желі қуатының көп бөлігін тұтынуға әкелмейді.

Саладағы стандарттармен ыңғайластырылу (Modbus, CAN, IEEE 1547)

Ақылды BMS жүйесі бірнеше маңызды протоколдарға қолдау көрсететіндей етіп алдын ала орнатылған, сондықтан ол тегін интеграцияланады. Осы протоколдарға SCADA жүйелерімен өте жақсы жұмыс істейтін Modbus, автомобиль-торға қосылу мен электрлік көлік қолданбалары үшін қажетті CAN шинасы, сонымен қатар электр торабымен синхрондау кезінде қолданылатын IEEE 1547 сәйкес инвертерлер кіреді. Ашық API тәсілі мәселені тағы да жақсартады. Бұл компаниялардың бір ғана өндірушіге тәуелді қалуын болдырмауға, пайдаланушы талаптарына сәйкестікті сақтауға және әртүрлі энергия басқару жүйелері арасында ақпаратты екі бағытта алмасуға мүмкіндік береді. 2023 жылы микротораптардың іске қосылуы бойынша жүргізілген соңғы зерттеулерге сәйкес, стандартталған өзара жұмыс істеу қабілетін қолдану конкуренттердің көбі әлі де сүйеніп жүрген қымбат, иелікке ие шешімдерге қарағанда интеграция шығындарын шамамен 40% азайтады.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Ақылды BMS-те нақты уақытта бақылаудың негізгі артықшылығы қандай?

Ақылды BMS-тегі нақты уақытта бақылау жүйесінің істен шығуына әкелетін мәселелерді уақытылы анықтауға және шешуге мүмкіндік береді, сондықтан күтпеген жүйелік істен шығуларының болу ықтималдығы азаяды.

Ақылды BMS жүйелері заряд күйін (SoC) бағалауда қаншалықты дәл?

Ақылды BMS жүйелері заряд күйін 95%-дан астам дәлдікпен бағалау үшін алғысқа лайықты алгоритмдерді қолданады, тіпті жоғары зарядтау жылдамдығы кезінде де.

Ақылды BMS платформаларында бұлттық қосылу қандай рөл атқарады?

Бұлттық қосылу географиялық тұрғыдан шашыраңқы орналасқан аккумулятор паркін масштабталатын және төмен кідіріспен бақылауға мүмкіндік береді, соның нәтижесінде жүйенің жалпы реакция жылдамдығы мен қауіпсіздігі артады.

Ақылды BMS жүйелері электрлік көліктерде қауіпсіздікті қалай қамтамасыз етеді?

Ақылды BMS жүйелері нақты уақытта қорғану механизмдерін қамтиды: қатты температура көтерілуі кезінде токтың ағысын азайтады және ақаулы элементтерді изоляциялайды, сондықтан мәселелердің таралуын болдырмауға және қауіпсіздікті арттыруға мүмкіндік береді.