Хранение энергии играет важную роль в использовании возобновляемых источников энергии для решения проблемы изменения климата. Литий-ионные аккумуляторы (ЛИБ) благодаря своим свойствам являются отличным решением для хранения энергии. Для обеспечения безопасной и эффективной работы систем литий-ионных аккумуляторов решающее значение имеет система управления батареями (BMS). Мань-Кьен Тран и его исследовательская группа из Университета Ватерлоо в Канаде опубликовали в журнале Batteries статью, в которой рассматривают концепцию и дизайн облачной интеллектуальной BMS и оценивают ее функциональность и удобство использования, а также ее преимущества для будущих применений аккумуляторов. Кроме того, обсуждается потенциальное разделение между локальными и облачными функциями интеллектуальной BMS. В этой статье отмечается, что облачная интеллектуальная BMS, как ожидается, повысит надежность и общую производительность систем LIB и будет способствовать широкомасштабному применению возобновляемых источников энергии.
Система управления батареями (BMS)
Обзор текущих BMS
Обычно литий-ионные аккумуляторные системы BMS имеют разные ячейки, модули и слои аккумуляторных блоков. Имеется «главный» блок с основной управляющей и вычислительной аппаратурой, а также ряд «ведомых» блоков, осуществляющих контроль напряжения, тока и температуры отдельных блоков. «Подчиненный» блок контролирует батарею и модули, собирает данные с помощью датчиков и отправляет их «главному» блоку для дальнейшего управления. Первоначальная основная функция BMS заключалась в мониторинге и защите батареи, в то время как нынешняя (показана на рисунке 1) и более современные BMS относительно более сложны и обладают такими функциями, как мониторинг батареи, балансировка батареи, безопасность и защита батареи, оценка состояния и Управление температурным режимом Текущая проблема проектирования BMS — ненадежность алгоритмов диагностики неисправностей в реальном времени.
Рисунок 1. Текущая конструкция и функциональность системы управления батареями (BMS).
Концепция облачной интеллектуальной BMS
Недавно предложенные облачные интеллектуальные конструкции BMS, использующие преимущества облачных вычислений и облачных хранилищ, могут решить текущие ограничения вычислительной мощности BMS и ограничений хранения данных, тем самым способствуя крупномасштабной интеграции систем LIB. Требования к аппаратному и программному обеспечению облачной BMS (показанной на рисунке 2) выше, чем текущие требования к проектированию BMS, но облачная BMS сможет более эффективно контролировать и оптимизировать систему, а также лучше отслеживать и визуализировать ее. данные и выполнять более точные и надежные прогнозы и диагностику батареи. Разработка облачных интеллектуальных BMS может обеспечить более высокий уровень интеллектуального управления технологиями хранения энергии следующего поколения.
Рисунок 2. Потенциальная конструкция и функциональность облачной интеллектуальной BMS.
Функции и перспективы облачной умной BMS
Разработка эффективной, надежной и точной BMS очень важна для безопасного и эффективного управления и контроля аккумуляторов. Локальные функции BMS должны включать сбор данных, балансировку ячеек, контроль заряда, управление температурным режимом и обнаружение неисправностей. Некоторые из этих возможностей можно дополнить за счет использования облачных платформ. Облачные функции BMS должны включать, помимо прочего, мониторинг батареи, оценку SOC и SOH, а также прогнозирование сбоев. С помощью облачных платформ можно существенно улучшить возможности мониторинга сот, а облачные решения обеспечат неограниченное хранение данных. Кроме того, существуют некоторые потенциальные функции, которые не могут быть реализованы с помощью нынешних автономных BMS, такие как прогнозирование срока службы, экономическая оптимизация и т. д., которые также могут быть разработаны посредством внедрения облачных интеллектуальных BMS.
Резюме исследования
С появлением литий-ионных аккумуляторов BMS играет важную роль в обеспечении безопасности и оптимизации работы аккумуляторных батарей. Однако нынешние конструкции BMS все еще имеют серьезные недостатки. Последняя разработка облачного интеллектуального проектирования BMS сможет решить проблему ненадежных и неточных алгоритмов существующей BMS из-за ее ограниченной вычислительной мощности и хранилища данных. В этой статье рассматривается концепция облачной BMS, ее потенциальные возможности и удобство использования. Облачное решение станет лучшим решением для мониторинга состояния, прогнозирования неисправностей и оптимизации систем LIB. Повышая надежность и производительность систем литий-ионных аккумуляторов, облачная интеллектуальная BMS будет способствовать широкомасштабному внедрению возобновляемых источников энергии, делая энергию дешевле, чище и доступнее для населения. Но все же есть некоторые недостатки, такие как необходимость быстрого и стабильного Интернета на месте, потенциально более высокие, но неоптимизированные затраты на предотвращение простоев и дальнейшее подтверждение концепции. Будущие исследования должны быть сосредоточены на внедрении передовых моделей и алгоритмов аккумуляторов в облачных BMS и их проверке на реальных образцах аккумуляторов.
Ссылка на статью: https://www.mdpi.com/2313-0105/8/2/19.