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BMS的作用,以及为什么要和逆变器通信

· 阅读约需4分钟 ·

了解锂电池BMS的功能、它如何与逆变器对话,以及有无通信会有什么不同。还能在计算器里模拟各种限值。

什么是BMS

BMS(Battery Management System,电池管理系统)是照看锂电池的电子系统。它测量每一个电芯,一旦有参数超出安全范围就会动作。成品机架式电池的BMS已经装在机壳内部。如果是自己用电芯组装的电池,就必须另外选配BMS,并且要保证它的电流和电压等级与电池匹配。

保护

安全

遇到过压、欠压、过流、短路以及温度超出范围时,切断电池。

均衡

寿命

让各电芯的电量趋于一致,避免最弱的电芯限制其他电芯或被过充。

测量

信息

测量电压、电流和温度,并估算电池的荷电状态(SoC)和健康状态(SoH)。

通信

集成

把电流限值和充电电压告诉逆变器,并从逆变器接收充电和放电指令。

BMS防护什么

充电放电
电芯电压过高禁止充电无影响
电芯电压过低无影响禁止放电
温度过低可能禁止(例如LiFePO4低于0 °C;各型号限值不同)降低电流
温度过高降低或禁止降低或禁止
过流或短路切断切断
✓ 无影响 · ◐ 限制 · ✗ 禁止

电池与逆变器之间的对话

除了动力线缆,还有一根通信线缆,通常是CAN或RS485。BMS通过它告诉逆变器此刻最多能充多少、放多少,逆变器照此执行。没有这条通信线,逆变器只能靠电压来猜测电池的状态,而锂电池的电压曲线非常平坦,靠电压判断荷电状态很不准确。

  1. 电池带BMS
  2. 通信CAN或RS485
  3. 逆变器遵循限值
  4. 住宅
BMS报告电池能承受什么;逆变器据此调整充电和放电。

有通信

逆变器知道电池的需求

  • 实时遵循电流限值
  • 显示BMS上报的荷电状态估算值
  • 电池满电或过冷时降低充电
  • 避免保护性停机

无通信

逆变器收不到BMS数据

  • 使用手动设置的固定电压
  • 荷电状态由电压或外接监控器估算
  • 电池可能毫无预警地断开
  • 兼容性更难预料

模拟BMS

调节一块LiFePO4电池的荷电状态和温度。示例按典型规则显示,充电和放电何时被允许、降低或禁止,以及BMS向逆变器报告的限值。你会发现,在极端温度或接近满电、接近放空时,BMS会先降低电流再切断,这样逆变器和电池都不容易受到冲击。

交互演示

模拟BMS

调整LiFePO4电池的荷电状态和温度,看看BMS允许什么,以及它向逆变器报告的限值。

允许充电 向逆变器报告的限值: 100%
允许放电(使用) 向逆变器报告的限值: 100%

典型的LiFePO4示例。实际限值因型号而异:请遵循电池和逆变器的说明书。

购买前要确认什么

  • 兼容清单:逆变器厂家会公布它支持的电池和协议
  • 协议:CAN或RS485只是接口;两端还必须使用同一种应用层协议,且版本一致
  • 通信线缆:接线定义因型号而异;请使用说明书指定的线缆,不要随意用普通网线代替
  • 设置:在逆变器上选择带通信的电池型号,而不是通用类型
  • 并联电池:确认各BMS之间以及与逆变器之间如何通信,有的型号需要设置主从地址

使用Editor Solar绘制系统图

下方是已载入本文示例的Editor Solar编辑器。您可以移动设备、修改标签、连接部件,并导出为PNG、SVG或PDF。所有操作都在浏览器中进行,无需付费。

内置BMS的电池通过两条路径连接逆变器:动力线缆和通信线缆。

动手试试: 在图上写出你的逆变器的通信协议(CAN或RS485),并到厂家的兼容清单里确认这款电池是否兼容。

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