BMS vs PCM: differenze fondamentali e sinergie nella protezione delle batterie al litio

Nel sistema delle batterie al litio, il sistema di gestione delle batterie (BMS) e il modulo di circuito di protezione (PCM) sono due tipi chiave di tecnologie di protezione, che presentano differenze significative nella gerarchia funzionale,Questo documento analizza in dettaglio cinque aspetti: definizione, funzione, relazione gerarchica, differenze fondamentali e sinergia delle applicazioni.

Che cosa sono il BMS e il PCM?

BMS (Sistema di gestione delle batterie)

Un sistema elettronico intelligente che regola dinamicamente le strategie di ricarica e scarica attraverso il monitoraggio in tempo reale dei parametri della batteria (tensione, corrente, temperatura, ecc.).) e integra la comunicazione, equalizzazione, calcolo dei dati e altre funzioni per gestire in modo completo la sicurezza e le prestazioni del pacchetto batterie.

• Gestione intelligente multidimensionale
• Sostegno alla comunicazione e al trasferimento di dati
• Tecnologia di gestione equilibrata
  

PCM (Modulo di circuito di protezione)

Un circuito di protezione basato su hardware è utilizzato principalmente per prevenire problemi di sicurezza fondamentali come sovraccarico, sovraccarico, cortocircuito,e sovraccarico durante il processo di ricarica e scarica di una batteria al litio.

• Protezione hardware di base
• Protezione contro sovraccariche/scariche
• Protezione da cortocircuito

Funzioni fondamentali del BMS

• Sensore e monitoraggio:monitoraggio della tensione singola, tensione totale, corrente, temperatura, SOC (potenza residuo), SOH (grado di salute), ecc.
• Protezione attiva:Tagliare il contattore principale o regolare i parametri di carica e scarica in base al livello di guasto (ad esempio sovra tensione, sotto tensione, sovra corrente, temperatura anormale).
• Gestione della parità:Ridurre la differenza tra le celle attraverso la tecnologia di equalizzazione passiva o attiva per prolungare la durata della batteria.
• Comunicazione e gestione dei dati:Supporta il bus CAN, il Bluetooth e altri protocolli di comunicazione per trasmettere lo stato della batteria a dispositivi o piattaforme esterne.

Funzioni fondamentali del PCM

• Protezione contro la sovraccarica: interrompere il circuito di ricarica quando la tensione unitaria supera il valore di soglia (ad esempio 4,25V)
• Protezione contro le sovraccariche: impedire che la tensione unitaria scenda al di sotto della soglia minima (ad esempio 2,3 V)
• Protezione da sovra-corrente e cortocircuito: limitazione della corrente anormale da tubo o fusibile MOS.
• Protezione della temperatura di base: alcuni PCM integrano sensori di temperatura, ma la funzione è più semplice

Relazioni gerarchiche e integrazione dei sistemi

gerarchia funzionale

• Il PCM è lo strato di base di protezione: si concentra sulla protezione immediata dell'hardware, di solito come "prima linea di difesa" per singole celle o piccoli pacchetti di batterie.
• Il BMS è il livello di gestione avanzato: algoritmi intelligenti, funzioni di comunicazione ed equiparazione sono stratificati sopra il PCM per sistemi complessi di batterie (ad esempio veicoli elettrici,immagazzinamento industriale di energia).

Metodo di integrazione

• Sistemi a bassa tensione: ad esempio biciclette elettriche, elettronica di consumo, PCM possono funzionare in modo indipendente.
• Sistemi ad alta tensione: ad esempio veicoli elettrici, immagazzinamento di energia della rete, il BMS di solito integra la funzione di protezione hardware del PCM per formare un'architettura di protezione a più livelli.

Confronto delle differenze di funzionalità fondamentali

Scenari di applicazione e collaborazione

Scenari di applicazione indipendenti

• Scenari PCM dominanti

Batterie a cella singola o a serie bassa (ad esempio telefoni cellulari, batterie ricaricabili), basate su una risposta hardware rapida

• Scenari dominati dal BMS

Accumulatori multi-string (ad es. per veicoli elettrici) con strategie di ricarica e scarica regolate dinamicamente

modalità di lavoro cooperativa

• Progettazione della ridondanza

In scenari ad alta sicurezza come lo stoccaggio energetico industriale, il BMS e il PCM formano un meccanismo di protezione duplice (ad esempio, architettura di protezione a tre livelli)

• Controllo a strati

Il PCM funge da strato inferiore di protezione e il BMS esegue l'ottimizzazione globale.mentre il PCM taglia il circuito solo in casi estremi

Selezione delle raccomandazioni e tendenze

Base di selezione

• Dimensioni della confezione della batteria:PCM è facoltativo per < 20 celle; BMS è richiesto per > 20 celle.
• Requisiti funzionali:Se è necessaria una stima del SOC, una comunicazione o una paralisi attiva, deve essere selezionato il BMS.

Tendenze tecnologiche

• BMS che si muove verso un'alta precisione e intelligenza (ad esempio, algoritmi di intelligenza artificiale che prevedono SOH)
• PCM domina ancora negli scenari a basso costo, ma la penetrazione di BMS cresce a causa dell'aumento della domanda di sicurezza

Riassumete.

BMS e PCM svolgono rispettivamente il ruolo di "Intelligent Butler" e "Basic Defender" nella protezione delle batterie al litio.BMS realizza una gestione completa attraverso algoritmi software e capacità di comunicazioneEntrambi possono essere applicati in modo indipendente in diversi scenari o lavorare insieme per formare un sistema di protezione a più livelli.Con l'aumentare della complessità del sistema di batterie, l'importanza del BMS sta diventando sempre più importante, ma il PCM è ancora indispensabile in scenari semplici.