على الرغم من أن بطاريات الليثيوم أيون تحتوي على أعلى كثافة للطاقةفقد تكون عرضة للظروف التي قد تؤدي إلى تلف مجموعة البطارية. ولهذا السبب نحتاج إلى نظام لإدارة البطارية للمساعدة في منع مثل هذه الظروف الضارة.
تعريف
أ نظام إدارة البطارية (BMS) هي دائرة إلكترونية تراقب وتنظم عملية شحن وتفريغ البطارية القابلة لإعادة الشحن.
فهو يضمن أن تعمل البطارية ضمن حدود السلامة، وهو أمر بالغ الأهمية لأداء البطارية وطول عمرها.
أنواع أنظمة إدارة البطارية
تتراوح أنظمة إدارة البطارية من البسيطة إلى المعقدة، وتتضمن تقنيات متنوعة للعناية بالبطاريات. يمكن تصنيف هذه الأنظمة حسب طوبولوجيتها – كيفية تركيبها وتشغيلها عبر خلايا أو وحدات حزمة البطارية.
معمارية BMS المركزية
يوفر نظام إدارة المباني المركزي الموجود في حزمة البطارية مزايا، مثل كونه أكثر إحكاما واقتصاديا.
ومع ذلك، لديها أيضا عيوب.
مع توصيل جميع البطاريات مباشرة، يتطلب نظام إدارة المباني العديد من المنافذ، مما يؤدي إلى أسلاك وكابلات معقدة في حزمة بطارية كبيرة. وهذا يعقد عملية استكشاف الأخطاء وإصلاحها والصيانة.
طوبولوجيا BMS المعيارية
بالنسبة لهذا النوع من نظام إدارة المباني، ينقسم النظام إلى وحدات مكررة، كل منها متصل بجزء مخصص من حزمة البطارية.
قد تشرف وحدة BMS الأساسية على الوحدات الفرعية ومراقبة حالتها والتواصل مع المعدات الأخرى. تعمل هذه الوحدة المكررة على تبسيط استكشاف الأخطاء وإصلاحها والصيانة والتوسيع إلى حزم البطاريات الأكبر حجمًا.
ومع ذلك، يؤدي هذا الأسلوب إلى زيادة التكاليف الإجمالية قليلاً وقد يؤدي إلى وظائف مكررة غير مستخدمة، اعتمادًا على التطبيق.
نظام إدارة المباني الأساسي/الثانوي
على غرار الطوبولوجيا المعيارية، في هذه الحالة، يقوم العبيد في المقام الأول بنقل معلومات القياس، بينما يتولى السيد الحساب والتحكم والاتصالات الخارجية.
تعد الوظيفة التابعة أبسط، مما قد يؤدي إلى تقليل التكاليف بسبب انخفاض الحمل وعدد أقل من الميزات غير المستخدمة، كما هو الحال مع الأنواع المعيارية.
بنية BMS الموزعة
تختلف تصميمات BMS الموزعة عن الطبولوجيا الأخرى.
وهي تتضمن جميع الأجهزة الإلكترونية الموجودة على لوحة تحكم موضوعة مباشرة على الخلية أو الوحدة الخاضعة للمراقبة. يؤدي هذا إلى تقليل الكابلات إلى عدد قليل من أجهزة الاستشعار وأسلاك الاتصال بين وحدات BMS. يعتبر كل نظام إدارة المباني أكثر استقلالية، ويتعامل مع الحسابات والاتصالات حسب الحاجة.
ومع ذلك، فإن هذا النموذج المتكامل يمكن أن يجعل استكشاف الأخطاء وإصلاحها والصيانة أكثر صعوبة، حيث يوجد نظام إدارة المباني داخل وحدة محمية.
التكاليف أعلى أيضًا بسبب زيادة عدد وحدات BMS في حزمة البطارية.
ما هي وظيفة نظام إدارة البطارية؟
يقوم نظام إدارة البطارية بمراقبة وإدارة معلمات خلية البطارية، وقياس التيار والجهد ودرجة الحرارة بناءً على متطلبات النظام. فهو يوازن الخلايا ويحسب حالة شحن البطارية (SoC) وحالتها الصحية (SoH).
يمنع نظام إدارة المباني الجهد الزائد ودرجة الحرارة الزائدة والمخاطر الأخرى من خلال التحكم في عمليات الشحن والتفريغ. إنه ضروري لضمان سلامة البطارية والمستخدم.
تقوم وظيفة الاتصال بنقل الإشارات بين مكونات BMS الداخلية والأجهزة الخارجية. يمكن لنظام إدارة المباني عرض البيانات على لوحات المعلومات أو واجهات الإنسان والآلة (HMIs). يمكن أن تكون التوصيلات مع أجهزة الشحن، سواء كانت مدمجة أو منفصلة، سلكية أو لاسلكية.
لماذا يعد نظام إدارة البطارية مهمًا لبطاريات الليثيوم أيون
تحتوي بطاريات الليثيوم أيون على إلكتروليت سائل قابل للاشتعال، لذا يجب أن تعمل على النحو الأمثل وفي حدود السلامة لمنع الحرائق.
كيف يعمل نظام إدارة البطارية؟
يقوم نظام إدارة البطارية، المتصل بأجهزة الاستشعار، بمراقبة الجهد والتيار ودرجة الحرارة لكل خلية. يقوم بتحليل البيانات للتأكد من أن الخلايا تعمل ضمن المعلمات المحددة وتتخذ الإجراءات اللازمة لحل المشكلات.
يتحكم نظام BMS في نظام التبريد لخفض درجة حرارة البطارية في حالة ارتفاع درجة حرارة الخلايا. كما أنه يوازن الخلايا عن طريق نقل الطاقة بينها للحفاظ على الفولتية المتساوية.
يقوم نظام إدارة المباني بتسجيل البيانات لتقييم الطاقة الداخلة والخارجة من حزمة البطارية والصحة العامة. تستخدم بطاريات الليثيوم أيون هذه البيانات لاكتشاف وقت نفاد البطارية ثم إيقاف تشغيلها. وهذا هو السبب في أنها لا تظهر نفس علامات الموت مثل بطاريات الرصاص الحمضية، ولكن ببساطة تنطفئ.
ما هي فوائد نظام إدارة البطارية؟
تشمل فوائد نظام إدارة المباني ما يلي:
- السلامة الوظيفية وخاصة بالنسبة للكبيرة حزم بطارية ليثيوم أيون، منع الحرائق والأضرار
- إطالة عمر البطارية وموثوقيتها من خلال إدارة الخلايا ضمن حدود التشغيل الآمنة
- تحسين أداء البطارية ونطاقها موازنة الخلايا
- توفير التشخيص وجمع البيانات والتواصل بشأن حالة البطارية
- تقليل التكاليف الإجمالية ومطالبات الضمان من خلال حماية نظام البطارية
الحماية التي يقدمها نظام إدارة البطارية
وسائل الحماية لنظام إدارة البطارية هي كما يلي:
تحت والإفراط في الجهد
يحمي نظام إدارة المباني خلايا بطارية الليثيوم أيون من التلف الناتج عن الشحن الزائد (ارتفاع جهد الخلية بشكل كبير) أو الإفراط في التفريغ (انخفاض جهد الخلية بشكل كبير). يمنع حالات انخفاض الجهد الزائد أو الزائد التي قد تضر البطارية.
درجات الحرارة القصوى
تعتمد سلامة واستقرار بطارية الليثيوم أيون على التحكم في درجة الحرارة. تجاوز الحدود الحرجة يمكن أن يسبب هارب حراري والحرائق التي لا تنطفئ.
يقوم نظام BMS بمراقبة درجة الحرارة، والتحكم في مراوح التبريد، ويمكنه إغلاق الخلايا للحفاظ على الظروف المناسبة.
الحماية من السراويل القصيرة
كما يمكن أن يحدث الهروب الحراري بسبب الشورت الداخلي والخارجي.
لذلك، تعد الحماية من القصور جزءًا حيويًا من نظام إدارة البطارية.
نظام إدارة البطارية المدمج في Holo Battery
توفر Holo Battery خيارات BMS مخصصة للحماية من أسباب فشل البطارية الشائعة مثل الدوائر القصيرة والتيارات العالية ودرجات الحرارة القصوى ومشكلات الجهد الكهربي.
يأتي نظام إدارة المباني (BMS) الخاص بنا بأحجام مختلفة لتناسب إعداداتك، كما يعمل على تحسين عمر البطارية وتوفير بيانات الأداء.
سواء كنا نقوم بتشغيل الأجهزة الصغيرة أو أنظمة الطاقة الكبيرة، فإننا نقدم حلول BMS موثوقة وسهلة الاستخدام.
خاتمة
توفر بطاريات الليثيوم أيون العديد من الفوائد، ولكنها تتطلب المراقبة والإدارة والموازنة لضمان السلامة وطول العمر الأمثل. يعد نظام إدارة البطارية أمرًا أساسيًا، حيث يحافظ على تشغيل البطاريات بأمان وكفاءة حتى تتمكن من استخدامها بثقة.
مقالة ذات صلة:
