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【BMS,從衛哨晉階主帥】
為何要關注電池管理系統 (BMS)?簡言之,就是為了保障人身、財產安全。繼前年知名智慧手機電池接連出包後,近日再傳多起他牌手機因不當充電而導致爆炸事件,著實讓人心驚。最初,電池供電的產品售價多半不高、電量不大、充電沒那麼頻繁,更不常隨身攜帶;萬一電路掛點、頂多產品損毀,不致引發太大災難。但時至今日,許多電池供電產品身價不斐、功率越來越高、充電次數密集、貼身使用司空見慣,一旦充、放電異常,財產損失重大不說,更可能直接危及生命!
隨處可見的鋰電池,須將溫度控制在 0 ~ 60℃,以免電池升溫將電解液蒸發成氣體,導致局部壓力遽增、電池膨脹而燒毀隔離膜;遇零下冰點,則有結晶刺穿的危險。所以,旨在控制負載環境、監測電池充電狀態 (State of Charge, SOC),防止過度充電和電壓波動而損壞電路的 BMS,地位自然水漲船高;而用於故障檢測、診斷服務、監控電池 SOC、健康狀況及性能的嵌入式軟體,亦將呈現高成長。從電路型態分析,BMS 有分佈式、集中式和模組化三種拓樸。
雖然現今「分佈式」市佔最大,但以高效率和高可用性取勝的「模組化」架構漸獲工業不斷電系統 (UPS)、電動車/油電混合車 (EV/HEV)、無人機和儲能系統 (ESS) 等高功率 BMS 認同,用以管理一系列配置和電壓。系統商可經由應用程式介面 (API) 與主機連接、即時提供電池健康狀況資訊,使用者便可了解在當前情境下,該如何調整作業方式或更換電池的時間點,以免設備損壞或意外降載而有礙正常運作;但若 BMS 讀數不精確,會牽動電池充電速率和儲能系統效率。
此外,「電池間的均衡」——單電池均等充電、使電池組中各個電池達到平衡一致,是業界正致力研究的一項 BMS 關鍵技術,期能降低成本,並提高汽車、航空航天等大型動力系統和電網儲能應用的效率,傳統上有主動與被動兩種。不可諱言,現階段由於主動均衡器的單元成本仍居高不下,故被動均衡器即使損耗高,但仍是目前主流。特別一提,近來開始出現兼採主、被動之長,利用「雙電平均衡器」(bi-level equalizer) 平衡電池組中的電壓與被動電路,已引發高度矚目……。
延伸閱讀:
《電池串數不斷攀升 怎能忽視BMS?》
http://compotechasia.com/a/____//2018/0309/38298.html
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