Всестороннее введение в систему терморегулирования батарей электромобилей (BTMS)

Комплексное введение в систему теплового управления батареями электромобилей (BTMS)

1Что такое БТМС?
Система теплового управления аккумуляторами (BTMS) является критической подсистемой, предназначенной для регулирования температуры аккумуляторных пакетов или модулей в электромобилях (EV) и других приложениях хранения энергии.Его главная цель - поддерживать батарею в оптимальном диапазоне температуры, тем самым обеспечивая пиковую производительность, продлевая срок службы цикла, повышая безопасность и повышая эффективность системы в целом.Предотвращая перегрев при работе на высокой мощности и смягчая снижение производительности в холодной среде, BTMS играет ключевую роль в надежности и долговечности современных литий-ионных батарей.

2. Окружающая среда работы BTMS
BTMS работает в сложных условиях, включая:
- Широкий диапазон температур: должен эффективно функционировать от -40°C до более 60°C.
- Высокие вибрации и удар: подвергаются постоянным механическим нагрузкам от движения транспортного средства и дорожных условий.
- влажные и коррозионные условия: подвержены воздействию влаги, дождя, снега и соляного спрея, особенно в морском или зимнем климате.

Эти проблемы требуют надежного проектирования и высокой экологической устойчивости компонентов БТМС.

3Основные характеристики БТМС
Для удовлетворения требований к производительности и безопасности БТСМ должна обладать следующими характеристиками:
- Мониторинг в режиме реального времени: непрерывно отслеживает распределение температуры в аккумуляторе.
- Высокая точность: использует точные датчики для обеспечения надежных температурных данных для принятия решений.
- Надежность: работает постоянно в суровых условиях для защиты целостности батареи.
- Энергоэффективность: минимизирует энергопотребление компонентов охлаждения или отопления для сохранения дальности действия транспортного средства.

4Основные функции БТМС
BTMS выполняет несколько основных функций:
- Мониторинг температуры: собирает тепловые данные в режиме реального времени из нескольких точек в батарейке и регистрирует исторические тенденции.
- Терморегулирование: поддерживает температуру батареи в пределах безопасного и эффективного рабочего окна (обычно 15°C~35°C).
- Охлаждение и нагрев: используют активные или пассивные методы, такие как охлаждение воздухом, охлаждение жидкостью или встроенные нагреватели, для управления экстремальными температурами.
- Поиск и диагностика неисправностей: определяет тепловые аномалии (например, горячие точки, сбои датчиков) и запускает предупреждения или защитные действия.
- Система связи: интерфейсы с системой управления аккумуляторами (BMS) и блоком управления транспортным средством (VCU) с помощью стандартизированных протоколов для скоординированной работы.

5Протоколы связи
Общие протоколы связи, используемые в BTMS, включают:
- CAN Bus: надежный серийный протокол с несколькими мастерами, широко используемый в автомобильных приложениях для обмена данными в режиме реального времени.
- Modbus: Простой, открытый протокол, часто используемый в промышленных и энергетических системах.
- RS485: стандарт дифференциальной сигнализации, поддерживающий дальнюю, шумоустойчивую связь.

Эти протоколы позволяют бесшовную интеграцию и обмен данными между BTMS, BMS и другими системами транспортных средств.

6Ключевые компоненты БТМС
Типичная БТМС состоит из следующих компонентов:
- датчики температуры: стратегически расположены внутри аккумуляторной батареи для мониторинга температуры ячейки и модуля.
- Контроллер (например, MCU или Dedicated IC): обрабатывает данные датчиков и выполняет алгоритмы управления для регулирования температуры.
- Действующие устройства: включают в себя охлаждающие вентиляторы, насосы, клапаны, нагреватели PTC или термоэлектрические устройства, которые реагируют на управляющие сигналы.
- Модуль связи: облегчает передачу данных с внешними системами.
- Инфраструктура охлаждения/нагрева: такие как холодильные плиты, теплообменники, циклы хладагента или воздуховоды, в зависимости от метода охлаждения.

7Типичные спецификации BTMS
- Диапазон температуры работы: -40°C до +60°C (окружающая среда)
- Интерфейсы связи: CAN 2.0B, Modbus RTU, RS485
- Физические размеры: от компактных блоков (100×100×50 мм) до более крупных сборов (500×500×200 мм) в зависимости от размера батареи
- Потребление энергии: от 100 до 10 кВт, в зависимости от мощности охлаждения/нагрева и масштаба системы

8Заключение.
Система теплового управления батареями (BTMS) необходима для безопасной, эффективной и долговечной работы систем батарей в электромобилях, хранилищах энергии и портативной электронике.По мере развития технологий аккумуляторов растет спрос на более высокую плотность энергии и быструю зарядку, роль БТМС становится все более важной.BTMS не только повышает производительность и продолжительность службы, но и обеспечивает безопасность пользователей, что делает его краеугольным камнем электрифицированного транспорта и энергетических решений следующего поколения.