二輪車用リチウム電池のBMS技術を探る

二輪車用リチウム電池のBMS技術を探る

鉛蓄電池のリチウム電池への部分的な取替えはトレンドであり、徐々に合意が形成されています。特に電動自転車の分野では、電動自転車の新しい国家規格が技術的な決定を下すにつれ、リチウム電池の登場が加速し始めました。電動自転車の市場需要は非常に高まっています。市場とのこの種の政策の共鳴は、リチウム電池のための巨大な新しい市場空間をもたらしました。

鉛蓄電池をリチウム電池に置き換えると、製品と技術の側面だけでなく、サプライチェーンシステム全体、ビジネスモデル、および運用モデルにおいても、既存の市場の需給パターンに大きな変化が生じます。

以下は、トピックGG quot;二輪車リチウム電池GGのBMSテクノロジーに関する議論quot;の共有です。 FIRSTEKのゼネラルマネージャーであるヤン博士によって作成されました。

FIRSTEKは、R& D、バッテリー管理システムプラットフォームテクノロジーおよびバッテリービッグデータテクノロジーの生産と革新に特化した企業です。製品は主に土木産業および発電所のエネルギー貯蔵電源、純粋な電気の2つまたは3つの車輪、補助ロボットおよび軍用電源分野で使用されます。現在、一部の製品はヨーロッパ、アメリカ、その他の国に輸出されています。 2018年の初めに、FIRSTEKは二輪車共有バッテリーパック市場向けのスマート保護ボードのカスタマイズと開発を開始し、徐々にバッチが追跡されました。市場の端末では、10万セットを超える製品が使用されています。

最初の側面は、現在の業界の状況です。現在、二輪電池には主に2つの方向があります。まず、リチウム電池市場への鉛蓄電池の変更です。第二に、リチウム電池市場。鉛蓄電池からリチウム電池への変更では、車のオリジナルの製品形状のインターフェースが使用されます。 BMS製品は、純粋なハードウェア保護ボードソリューションに基づいています。コミュニケーション機能の実現が難しい。同時に、使用中に発火しやすく、時間がかかります。コネクタが破損します。また、通信機能を持たないため、電池パックと通信できず、限られた電力での走行はできません。リチウム電池に関しては、ほとんどのBMSインターフェースに通信機能があり、コントローラーやメーターとの通信に使用できます。一般的に言えば、電流、電圧、および故障情報だけでなく、メーターにも表示できます。同時に、BMSとコントローラー間の情報のやり取りを通じて、出力電力の調整、データのやり取りなどを行うことができ、車両の全体的なパフォーマンスが大幅に向上します。このタイプの車両は通常、インテリジェント保護ボード製品を使用しています。

2番目の側面では、スマート保護ボードのウェイクアップテクノロジーを紹介します。二輪の電気自動車はシンプルに見えますが、実際のアプリケーションシナリオは自動車よりも少し複雑です。次に、いくつかのウェイクアップメソッドの原理とアプリケーションシナリオを紹介します。

1.ウェイクアップに切り替えます。インターフェースの補助インターフェースを介して、2つのノードのスイッチステータスを使用して、インテリジェント保護ボードにバッテリーパックが車または充電器上にあること、および輸送中に認識されます。最も明白な利点は、バッテリーパックを地上または輸送中に置いて、バッテリーパックのメインラインインターフェイスが充電されないようにすることができることです。これは、バッテリーの安全性に大きな利点があります。 BMSに認識機能がない場合、バッテリーパックが常に充電されていると、バッテリーパックのPプラスおよびPマイナスが安全上の問題を引き起こす可能性があります。最もシンプルなスイッチウェイクアップ機能により、インターフェース充電の問題を簡単に解決できます。同時に、電源投入時の事前充電機能も解決し、充電プロセスによるバッテリーパックの点火を回避できます。

2.ウェイクアップをロードします。このアプリケーションは、バックエンドロードに関連しています。一般に、PポジティブとPネガティブは、バックエンドに負荷があるかどうかを検出して、管理システムをウェイクアップするために車の状態にあるかどうかを判断するために使用されます。この関数は簡単に実行できますが、実際のアプリケーションではさらに多くの考慮事項があります。ウェイクアップ直後は他の信号が入力されていないため単純な荷重検出ではなく、BMSとしては目覚めたことを検出できますが、車の除荷情報は検出できません。この情報を知りたい場合は、他のウェイクアップ方法とこのウェイクアップ方法を組み合わせる必要があります。そうしないと、ロードウェイクアップ機能だけでは低電力スリープを実現できません。 。

3.退院後に目を覚ます。これは、放電電流によるウェイクアップを指します。前述の負荷ウェイクアップは、負荷の有無を検出するために使用されます。放電ウェイクアップとは、放電電流の大きさを検出してウェイクアップすることをいいます。一般的に言えば、バッテリーは車の中に置かれます。電動バイクに関して言えば、ユーザーは1〜2週間使用していませんが、バッテリーは常に車に接続されています。この状態では、BMS自体の電力消費により、バッテリーが完全に充電された場合、最大で約40日間持続します。使用時間を延長できるようにするために、使用しない場合の車のスリープ時間や、スリープ状態に入った後のBMSによるウェイクアップ方法など、いくつかのスリープ作業を行います。このとき、現在のモードを使用してウェイクアップできます。

4.充電中に目を覚ます。 BMSは、充電器による電圧出力によって起動します。ただし、充電およびウェイクアップ用の充電器は、充電電圧を出力する前にデータを交換する必要のある乗用車ではないことに注意してください。充電ウェイクアップでは、充電器GG＃39;の動作方法は、BMSをウェイクアップする充電電圧を提供し、データ交換後に通常の充電プロセスに移行する必要があります。このウェイクアップ機能の最大の利点は、バッテリー電力が不足すると低電圧になり、BMSが自動的に機能しないことです。充電でウェイクアップした後、BMSは正常に動作します。この方法は、低電圧保護に非常に役立ちます。ただし、より合理的に充電するために、お客様がこの場所で充電する場合は、通常、充電器に小さな電流制限充電を行わせ、次に充電器データを操作した後、通常の電流充電に切り替えることをお勧めします。

5.通信がウェイクアップします。一般に、データ通信を介してBMSをウェイクアップすることを指します。私たちが連絡した二輪電動バイクプロジェクトでは、低コストの485通信から現在の一般的なCAN通信まで、これらの通信方法を通じてバッテリー管理システム（BMS）をウェイクアップすることも一般的です。

6.振動が起きます。これは、BMSに振動センサーを追加することによって起動する方法です。一般的に言えば、BMSは眠りやすいです。電動バイクの電力を節約するために、BMSは特定の戦略に従って自動的にスリープモードに入りますが、どのような状況で目覚めますか？大電流ウェイクアップ方式を使用する場合、設計コストは実際には比較的高く、テクニカルインジケーターも比較的困難です。簡単な方法は、振動ウェイクアップを通じて実現することもできます。

7.カバーを開いて目を覚ます。主にパッケージ化されたバッテリーパックを指し、異常に開いたときに異常なイベントを記録するために使用されます。この機能は通常、小さなバッテリーパックにあります。 MobikeやOFO自転車の電子錠にはこの機能が搭載されており、主にユーザーが製品を誤用したり、製品のカバーを勝手に開けたりしないようにしています。カバーを開けたときの起床の実現は、一般的に光センサーを用いて実現されている。通常、BMSはライトなしでバッテリーパック内に取り付けられます。 BMSは、光の変化を検出することにより、カバーが開いたときのウェイクアップ機能を実現できます。

8.リモートウェイクアップ。この機能は、ユーザーがリモートデータモジュールを追加することにより、BMSのウェイクアップ機能を実現することを意味します。通常、二輪車リースに使用されます。リースプロセス中、ユーザーは予定通りに支払いません。オペレーターはリモートでバッテリー・パックをロックでき、BMSも休止状態に入ります。この場合、BMSはリモートウェイクアップを使用して再利用の目的を達成できます。一方、お客様がコーナーに置いた場合など、バッテリーを長期間使用していなかった場合は、BMSをリモートで起動してバッテリーパックとバッテリーパックのステータスを確認できます。リモートで監視でき、現在のステータスをサーバーに送信できます。バッテリーパックのリソースの浪費や、長期保管によるバッテリーの過放電を防ぐためです。

3番目の部分は、二輪車のSOCの計算です。実際、この側面は乗用車では比較的ホットな話題であり、乱用の状況はより複雑であるため、二輪車の観点からは乗用車よりも困難です。 SOCの計算には、一般的に次の方法が含まれます。次に、完全なキャリブレーション戦略にリセットします。 3番目に、OCVキャリブレーション。 4つ目は、動的補正とキャリブレーションです。

以下は、二輪車の使用においてSOCの計算に影響を与える一般的な要因のリストです。

二輪車のアプリケーションでは、浅い充電と浅い放電の使用によって発生するSOCエラーのため、問題が強調されます。ほとんどのユーザーは、完全に充電した後、バッテリーパックを使用します。ただし、二輪車を使用すると、停電時に充電され、充電されるとほとんど離れてしまいます。一般に、特に共有バッテリースワップアプリケーションでは、バッテリーパックを完全に充電することはできません。たとえば、エクスプレスライダーが共有バッテリーパックを使用する場合、便利な輸送を確保するために、バッテリーキャビネットを見るとより容量の大きいバッテリーパックに変更されます。これにより、バッテリーは常に浅い充電状態になり、浅い放電。二輪車のＳＯＣの誤差の影響は比較的大きい。

第二に、バッテリーの周囲温度と放電率の影響GG＃39;自身の容量。電動二輪車は、運転しているときに高温と低温の状態になります。これらの条件は、バッテリー自体に大きな影響を与えます。 BMSとして監視できる元のデータは、電圧、電流、温度などの情報ですが、バッテリーを制御する方法はありません。自身の容量は減衰しないため、外部環境とさまざまなライダーの使用習慣がバッテリーGG＃39の独自の容量に大きな影響を与えます。

第三に、バッテリーのサイクル寿命。二輪車用のバッテリーの使用コストは乗用車用のバッテリーよりも低いため、二輪車用のバッテリーのサイクル寿命は一般に乗用車よりも短いです。したがって、さまざまなメーカーがさまざまなモデルやさまざまな顧客グループに応じて、バッテリーのサイクル寿命に注意を払う必要があります。

第四に、バッテリーの不一致。二輪車のバッテリーパックの容量は一般的にあまり大きくないが、充放電電力はそれほど小さくないので、バッテリーコアの一貫性は比較的現れやすい。特に半年と一年後は、電池セル電圧に大きな差が出て、SOCの推定に大きな影響を与えます。

第5に、BMSの電流と電圧の取得精度がSOCの推定に与える影響。 BMSは、SOC推定のためにバッテリーパックデータを取得する必要があります。ただし、二輪車のBMSでは、顧客のGG＃39;のBMSに対する低コスト要件をより適切に満たすために、ある程度の精度をあきらめる必要があります。しかし、どの程度の精度を下げる必要がありますか？これは、SOCへの影響の度合いも考慮する必要があります。

一方、BMS自体の消費電力もSOCの推定に大きな影響を与えます。自動車分野のBMSアプリケーションの場合、BMSはキーをオフにした後の消費電力をゼロにすることができます。低電圧電源がオフになると、BMSは電力を消費せずにシャットダウンします。しかし、低電力製品では、BMSを使用して消費電力をゼロにすることは容易ではありません。

BMS睡眠は、一般的に深い睡眠と浅い睡眠に分けられます。ディープスリープに入ると、20 mA未満になることがあります。消費電流10mAで計算すると、久々に電池残量が約40〜になります。バッテリーパックは基本的に約50日で消耗します。したがって、SOCを計算するときは、BMS自体の消費電力を含める必要があります。

4番目の側面は、二輪車の新しいインフラストラクチャです。二輪車のサービスプラットフォームは、リモートデータモニタリングプラットフォームです。現在、より多くのデータ収集と収集作業が行われています。さらに、バッテリーセルとPACKパッケージのSOHを推定する必要があります。これは、ユーザーに早期警告を提供し、バッテリーを避け、ユーザーGG＃39;の使用に悪影響があります。

実際、以前に問い合わせたプロジェクトに問題があり、使用シナリオに応じて、リモートデータ送信機能のさまざまな要件を提示する必要があります。例えば、乗用車に関しては、ビッグデータプラットフォームにデータをアップロードして一元管理するという提案を州が統一しましたが、電動二輪車のアプリケーションでは、リモートデータ送信機能が本当に必要なのでしょうか？リモートデータ送信機能は、コストが増加することを知っています。現在の2Gカード通信事業者は、近い将来、営業を停止します。 4Gモジュールの高電力消費に加えて、小容量のバッテリーパックのコストと比較して、コストも比較的高くなります。つまり、リモートデータ送信モジュールを設置するコストは非常に高くなります。一部の顧客は、バッテリパックの損失を防ぐために、リモートデータ送信の目的を増やしています。ただし、1〜2年の統計後、失われたバッテリパックの価値が直接支払われたとしても、リモートモジュールを各バッテリパックに追加するコストよりはまだ少ないことがわかります。したがって、二輪車の分野でリモートデータ送信機能を追加することは、現時点ではあまり意味がありません。

皆さん、ありがとうございました！