ما هو نظام إدارة البطارية (BMS)
ما المقصود بـ BMS؟
نظام إدارة البطارية (BMS) هو نظام إلكتروني، عادةً ما يكون عبارة عن لوحة دائرة، يدير البطاريات القابلة لإعادة الشحن (خلايا أو حزم). ويمكنه إطالة عمر خدمة البطارية وحماية سلامة المنتجات الإلكترونية من خلال حماية البطارية من العمل ضمن نطاق محدد.
لماذا نحتاج إلى نظام إدارة المباني؟
مراقبة درجة الحرارة:
إذا زودت البطارية كمية كبيرة من التيار لفترة طويلة، فقد يتسبب ذلك في خروج البطارية عن السيطرة، مما يؤدي إلى نشوب حريق. كما أن المواد الكيميائية المستخدمة في صناعة البطاريات شديدة التقلب، ويمكن أن يؤدي ثقبها بأشياء حادة إلى اشتعال البطاريات. من بين أمور أخرى، يمكن استخدام بيانات درجة الحرارة لتحديد ما إذا كانت البطارية بحاجة إلى الشحن أو التفريغ.
تحليل البيانات والتنبؤ بها:
يمكن استخدام البيانات التي يجمعها نظام إدارة البطارية لتحليل حالة البطارية وأدائها. ومن خلال تحليل البيانات التاريخية، يمكن لنظام إدارة البطاريات التنبؤ بالحالة المستقبلية والمشاكل المحتملة للبطارية.
تقدير الحالة:
يقوم نظام إدارة البطارية بحساب معلمات حالة البطارية، مثل السعة المتبقية (SOC) والحالة الصحية (SOH). تساعد هذه المعلومات المستخدمين على فهم الحالة الحالية والعمر المتوقع للبطارية.
تشخيص الأعطال:
يمكن لنظام إدارة البطارية تشخيص المشاكل المحتملة في البطارية من خلال تحليل البيانات التاريخية واتجاهات معلمات البطارية. ويشمل ذلك تحديد خلايا البطارية غير المتطابقة وتدهور الأداء وغير ذلك من الحالات الشاذة.
المناولة الخطرة:
إذا تم اكتشاف مشكلة في البطارية، يتخذ نظام إدارة البطارية إجراءات فورية لحماية البطارية والمستخدم.
إيقاف التشغيل الآمن:
عند حدوث حالات خطرة مثل الشحن الزائد أو التفريغ الزائد أو السخونة الزائدة أو قصر الدائرة، سيقوم نظام إدارة البطارية بفصل مصدر طاقة البطارية على الفور لمنع تدهور الوضع أكثر.
الإنذار والإخطار:
عندما يكتشف نظام إدارة المباني وجود مشكلة، فإنه يقوم بتنبيه المستخدم أو موظفي الصيانة ويوفر معلومات تشخيص الأعطال عند الضرورة حتى يمكن اتخاذ تدابير الإصلاح أو الاستبدال في الوقت المناسب.
كيف يعمل نظام إدارة البطارية (BMS)؟
إن مراقبة جهد كل خلية داخل حزمة البطارية أمر بالغ الأهمية لتحديد صلاحيتها بشكل عام. جميع البطاريات لها نطاق جهد كهربائي. تأكد من الشحن والتفريغ ضمن النطاق لضمان التشغيل الطبيعي وعمر البطارية.
في حالة بطاريات الليثيوم أيون، يتراوح جهد التشغيل عادةً بين 2.5 فولت و4.2 فولت. يعتمد نطاق الجهد على التركيب الكيميائي. سيؤدي تشغيل البطارية خارج نطاق الجهد إلى تقصير عمر البطارية بشكل كبير وقد يتسبب في تعطل البطارية.
إن SOC (حالة الشحن) وSOH (حالة الصحة) هما معياران مهمان يستخدمهما نظام إدارة البطارية لتقييم حالة البطارية ومراقبتها:
SOC (حالة الشحن):
هذا مقياس للطاقة المتبقية للبطارية، وعادة ما يتم التعبير عنه كنسبة مئوية.
شركة نفط الجنوب يخبرنا عن مقدار الطاقة المتبقية في البطارية، أو المدة التي يمكن استخدام البطارية عند شحنها بالكامل في حالتها الحالية، حيث يقوم نظام إدارة المحرك بحساب SOC في الوقت الحقيقي من خلال مراقبة تيار الشحن والتفريغ للبطارية والجهد والمعلمات الأخرى بحيث يعرف المستخدمون متى يحتاجون إلى الشحن.
الحالة الصحية (SOH):
هذا مقياس لصحة البطارية، وعادةً ما يتم التعبير عنه كنسبة مئوية.
سوه يعكس أداء البطارية الحالي وسعتها بالنسبة للحالة الجديدة. سوف تنخفض قيمة SOH للبطارية مع مرور الوقت والاستخدام، ويرجع ذلك إلى انخفاض السعة وزيادة المقاومة الداخلية الناتجة عن تقادم البطارية والاستخدام طويل الأمد.
يقوم نظام إدارة البطارية بتقييم السخونة التشغيلية للبطارية من خلال المراقبة طويلة الأمد لحالة شحن البطارية ودرجة حرارتها وعدد دورات الشحن والتفريغ وعوامل أخرى.
من خلال مراقبة SOC وSOCH، يمكن لنظام إدارة البطارية BMS تحسين عملية شحن البطارية وتفريغها. ويستخدم نظام إدارة البطارية BMS بيانات SOC وSOH لمنع المواقف الخطرة المحتملة مثل الشحن الزائد للبطارية والتفريغ الزائد والسخونة الزائدة. إطالة عمر البطارية وضمان عمل البطاريات في أفضل حالاتها. يمكن لموظفي الصيانة تحديد المشاكل وحلها على الفور.
الاختلافات بين نظام إدارة تخزين الطاقة في السيارة ونظام إدارة تخزين الطاقة المنزلي:
على الرغم من تشابه نظام إدارة أنظمة إدارة بطاريات السيارات ونظام إدارة بطاريات تخزين الطاقة المنزلية في الوظائف الأساسية، أي مراقبة حالة البطارية وإدارتها لضمان السلامة وتحسين الكفاءة، إلا أن هناك بعض الاختلافات في التصميم والمتطلبات الوظيفية:
| الفئة | نظام إدارة أنظمة التحكم في إدارة السيارات | نظام إدارة تخزين الطاقة المنزلية BMS |
|---|---|---|
| القدرة على التكيف البيئي | تحتاج إلى التكيف مع نطاق درجات حرارة أوسع وظروف بيئية أقسى. مصممة لتكون أكثر قوة لضمان التشغيل العادي في ظل ظروف مختلفة مثل الاهتزازات الشديدة ودرجات الحرارة العالية أو درجات الحرارة المنخفضة. | عادةً ما تعمل في بيئة مستقرة ومضبوطة نسبيًا، لذلك قد لا تحتاج إلى التكيف البيئي القاسي. |
| متطلبات الأداء | يحتاج إلى دعم الشحن والتفريغ عالي السرعة. يجب مراقبة حالة البطارية وإدارتها في الوقت الفعلي للتكيف مع متطلبات الحمل المتغيرة ديناميكيًا. | عادةً ما تواجه دورات شحن وتفريغ مستقرة مع اختلافات أقل في الأحمال، وبالتالي متطلبات أداء فورية أقل. |
| الوظائف والتعقيد | قد تدمج ميزات أكثر تقدماً لاحتياجات تطبيقات المركبات المعقدة مثل تبادل البيانات وتشخيص الأعطال وإدارة استعادة الطاقة. | ركز أكثر على إدارة عمر البطارية وتحسين الطاقة وحماية السلامة، وهي أمور مهمة للتشغيل البيني مع أنظمة إدارة الطاقة الكهربائية عالية الطاقة أو الشبكات الذكية. |
لبنات بناء نظام إدارة البطارية الأخرى
تشمل الكتل الوظيفية الأخرى لنظام إدارة المباني مصادقة البطارية وساعة الوقت الحقيقي والذاكرة وسلسلة ديزي. يتم استخدام الساعة والذاكرة في الوقت الحقيقي في تطبيقات الصندوق الأسود، حيث يتم استخدام ساعة الوقت الحقيقي والذاكرة لتخزين البيانات، مما يسمح للمستخدمين بفهم سلوك حزمة البطارية قبل وقوع حدث كارثي.
تمنع كتلة مصادقة البطارية توصيل إلكترونيات نظام إدارة المباني بحزم بطاريات الطرف الثالث. تُستخدم مراجع/منظمات الجهد لتشغيل الدوائر الطرفية حول نظام إدارة المباني.
وأخيرًا، تُستخدم دارات سلسلة ديزي لتبسيط التوصيلات بين الأجهزة المكدسة. وتحل وحدات السلسلة المزدوجة محل الحاجة إلى مقرنات ضوئية أو غيرها من دوائر تحويل المستوى.
ما هو دور نظام إدارة المباني؟
في الاستخدام الفعلي، يتم توصيل البطاريات على التوالي أو على التوازي لتشكيل حزمة بطارية. يزيد التوصيل المتوازي من محرك التيار لحزمة البطارية، بينما يزيد التوصيل المتسلسل من الجهد الكلي.
يتغير أداء شحن البطارية مع كمية الشحن داخل البطارية: في الوقت صفر، يتم شحن وتفريغ شحن الخلايا في الحزمة بنفس المعدل. وعندما تتنقل كل خلية بين الشحن والتفريغ، يتغير معدل شحن وتفريغ كل خلية، مما يؤدي إلى اختلاف ظروف الطاقة عبر حزمة البطارية بأكملها.
عندما يتم إدخال نظام إدارة أداء البطارية للتحكم في البطارية، فإنه يمكن أن يتجنب بشكل فعال الحالة التي تكون فيها بعض البطاريات مشحونة بالكامل وبطاريات أخرى غير مشحونة بالكامل، وبالتالي حماية البطارية وإطالة عمر البطارية.
لضمان سلامة البطارية:
يمكن لنظام إدارة البطارية BMS مراقبة المعلمات الرئيسية للبطارية، مثل الجهد والتيار ودرجة الحرارة، واكتشاف الحالات الخطرة ومنعها على الفور مثل الشحن الزائد والتفريغ الزائد والسخونة الزائدة وما إلى ذلك، وبالتالي منع تلف البطارية وحوادث السلامة المحتملة. على سبيل المثال، إذا اكتشف نظام إدارة البطارية BMS أن درجة حرارة البطارية مرتفعة للغاية، فيمكنه تنشيط نظام التبريد أو فصل الطاقة لمنع حدوث حالة هروب حراري.
تحسين أداء البطارية وكفاءتها:
من خلال ضمان عمل البطارية في حالة عمل مثالية، يساعد نظام إدارة البطاريات على تحسين كفاءة الطاقة والأداء الكلي للنظام. على سبيل المثال، يمكن لنظام إدارة البطارية أن يضمن شحن وتفريغ البطارية بالتساوي من خلال موازنة حالة الشحن بين خلايا البطارية، مما يساعد على تحسين الأداء والكفاءة الكلية لحزمة البطارية.
إطالة عمر البطارية:
يقلل نظام إدارة أداء البطارية من تقادم البطارية وتآكلها من خلال التحكم في عملية الشحن والتفريغ وظروفهما، مما يطيل عمر البطارية. على سبيل المثال، من خلال منع التفريغ العميق والشحن الزائد للبطاريات، يمكن لنظام إدارة البطاريات أن يقلل من تآكل البطارية ويطيل عمرها التشغيلي.
المراقبة والتشخيص في الوقت الحقيقي:
يوفر نظام إدارة البطاريات معلومات عن حالة البطارية في الوقت الفعلي، بما في ذلك الطاقة المتبقية (SOC) والحالة الصحية (SOH)، مما يساعد المستخدمين على فهم حالة البطارية واتخاذ قرارات الاستخدام المناسبة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يساعد نظام إدارة البطاريات أيضًا في تشخيص مشاكل البطارية وإصلاحها أو استبدالها في الوقت المناسب.
تلبية المتطلبات التنظيمية:
في العديد من البلدان والصناعات، ولضمان سلامة السيارات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات، هناك لوائح واضحة تتطلب تركيب أنظمة إدارة المباني.
ما هو أفضل نظام إدارة المباني؟
لا توجد عادةً معايير ثابتة أو فريدة من نوعها لنظام إدارة المباني. وعادة ما يرتبط نطاق التصميم التقني والوظائف المنفذة بالعوامل التالية:
- تكلفة حزمة البطارية وتعقيدها وحجمها.
- تطبيق البطارية وأي مشكلات تتعلق بالسلامة وطول العمر والضمان.
- ستكون متطلبات الاعتماد من اللوائح الحكومية المختلفة والتكاليف والعقوبات حاسمة إذا كانت تدابير السلامة الوظيفية غير كافية.
توفير المال وحماية البيئة
تساعدك شركة PKNERGY على تقليل فواتير الطاقة الخاصة بك لتخزين الطاقة الشمسية في منزلك، وتخزين الطاقة الشمسية لاستخدامها في أي وقت - في الليل أو أثناء انقطاع التيار الكهربائي.
AR 
EN 
ES 
DE 
PT 
KU 
ID 
RU 
SL 
KO 
FR 
IT 
BG 
NL 
CS 