Phân tích xu hướng ngành công nghiệp hệ thống quản lý pin (BMS)

Xu hướng và triển vọng ứng dụng thị trường hệ thống quản lý pin toàn cầu 2023-2024

Định nghĩa và chức năng cốt lõi của hệ thống quản lý pin (BMS)

Hệ thống quản lý pin (BMS) là một hệ thống điện tử được sử dụng để giám sát và quản lý hiệu suất pin và mục tiêu chính của nó là đảm bảo hoạt động an toàn của pin,kéo dài tuổi thọ của chúng và cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng.

Giám sát trạng thái pin

Việc thu thập các thông số pin theo thời gian thực như điện áp, dòng điện, nhiệt độ, v.v. để đánh giá trạng thái sức khỏe (SOC) và thời lượng còn lại (SOH) của pin.

Kiểm soát sạc và xả

Kiểm soát chính xác quá trình sạc và xả theo tình trạng pin và nhu cầu bên ngoài để tránh sạc quá mức hoặc xả quá mức và kéo dài tuổi thọ pin.

Quản lý cân bằng

Cân bằng sự khác biệt điện áp giữa các tế bào pin một cách chủ động hoặc thụ động để ngăn ngừa sạc quá mức hoặc xả các tế bào pin riêng lẻ.

Quản lý nhiệt

Kiểm tra nhiệt độ pin và duy trì nhiệt độ hoạt động thích hợp thông qua các biện pháp tiêu hao nhiệt hoặc sưởi ấm để đảm bảo hiệu suất pin ổn định.

Bảo vệ an ninh

Thiết lập nhiều cơ chế bảo vệ (chẳng hạn như bảo vệ quá điện, quá điện áp, mạch ngắn) để thực hiện các biện pháp kịp thời để ngăn ngừa tổn thương pin trong điều kiện bất thường.

Ghi dữ liệu và truyền thông

Ghi lại dữ liệu lịch sử về hoạt động pin và trao đổi dữ liệu với các hệ thống khác thông qua giao diện truyền thông để nhận ra giám sát và quản lý từ xa.

Xu hướng ngành công nghiệp hệ thống quản lý pin 2023-2024

Tích hợp sâu sắc trí tuệ nhân tạo và máy học

• Các hệ thống quản lý pin (BMS) đang thực hiện bảo trì dự đoán và điều khiển thích nghi thông qua các công nghệ AI và máy học.Các thuật toán dựa trên học sâu có thể dự đoán chính xác hơn tình trạng sức khỏe (SOH) và dung lượng còn lại (SOC) của pin, và một số nhà sản xuất ô tô đã tung ra các BMS với khả năng tự học có thể điều chỉnh năng động các chiến lược quản lý dựa trên thói quen lái xe và điều kiện môi trường.
• AI cũng có thể tối ưu hóa các chiến lược sạc và xả để kéo dài tuổi thọ pin hơn 20%.BMS sẽ hỗ trợ chẩn đoán thông minh và ra quyết định cho toàn bộ vòng đời pin.

Ứng dụng đột phá của công nghệ BMS không dây

• Các công nghệ truyền thông không dây (ví dụ: Zigbee, Bluetooth) đang dần thay thế dây chuyền dây chuyền truyền thống, giảm sự phức tạp của hệ thống và tăng tính linh hoạt.việc áp dụng hệ thống BMS không dây của Wuling Automobile đã làm giảm 90% số lượng dây chuyền giám sát, và giảm đáng kể tỷ lệ thất bại thông qua giám sát không dây thời gian thực của tình trạng pin.
• Ngoài ra, BMS không dây hỗ trợ giám sát từ xa và nâng cấp OTA, phù hợp với các hệ thống lưu trữ năng lượng phân tán,và có thể được tích hợp với nền tảng đám mây để đạt được tối ưu hóa toàn cầu của dữ liệu pin.

Các đổi mới đa chiều trong công nghệ quản lý nhiệt

Để đáp ứng nguy cơ thoát nhiệt trong pin mật độ năng lượng cao, công nghệ quản lý nhiệt của BMS đã phát triển hướng tới phân tán nhiệt đa chiều tích cực.Các trường hợp điển hình bao gồm::

• Kết hợp các vật liệu thay đổi pha và làm mát bằng chất lỏng: ví dụ:đĩa làm mát chất lỏng + thay đổi giai đoạn vật liệu chương trình tiêu hao nhiệt phát triển bởi Ningde Times có thể kiểm soát sự khác biệt nhiệt độ pin trong vòng ± 2 °C.
• Thiết kế cấu trúc sinh học: Mạng phân tán nhiệt 3D của tổ ong của Wuling tăng tốc độ lưu lượng chất làm mát và hỗ trợ ổn định nhiệt độ dưới chế độ sạc nhanh liên tục.
• Công nghệ tách nhiệt và điện: Chuyển đổi nhiệt thải sạc thành năng lượng sưởi ấm cabin để tối ưu hóa sự suy giảm phạm vi mùa đông.

Sự phổ biến của kiến trúc mô-đun và phân tán

• Các cấu trúc mô-đun, chẳng hạn như giải pháp chip MC33771 của NXP, là kiến trúc BMS phát triển nhanh nhất do sức mạnh tính toán cao, an toàn và thiếu dây chuyền dây cáp phức tạp.Kiến trúc phân tán, mặt khác, cải thiện tốc độ phản hồi thông qua các đơn vị điều khiển địa phương và đặc biệt phù hợp với các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn và bộ pin xe thương mại.
• Ví dụ, Ningde Times sử dụng một BMS phân tán để cô lập lỗi millisecond trong các dự án lưu trữ năng lượng của mình.

Tích hợp giữa các hệ thống và tương tác giữa xe và lưới điện (V2G)

• BMS đang được tích hợp sâu với hệ thống truyền động xe và hệ thống quản lý năng lượng để tạo thành một nền tảng quản lý năng lượng toàn diện.BMS của Tesla được kết nối với bộ điều khiển xe (VCU) để đặt trước công suất pin dựa trên dữ liệu điều hướng.
• Trong khi đó, công nghệ Vehicle-to-Grid (V2G) nhận ra trao đổi năng lượng hai chiều trên lưới thông qua BMS,như trạm trao đổi điện của Azera cung cấp năng lượng dư thừa trở lại lưới điện để cải thiện sự ổn định của lưới điện.

Thách thức kỹ thuật

• Khả năng thích nghi với pin trạng thái rắn: BMS hiện có gặp khó khăn khi thích nghi với các đặc điểm pin trạng thái rắn mới.
• Khả năng tương thích đa hóa học: Các vật liệu pin khác nhau đòi hỏi các chiến lược quản lý khác nhau.
• An ninh mạng: ngăn chặn sự giả mạo dữ liệu BMS và các cuộc tấn công độc hại