ما هو نظام إدارة البطارية (BMS)؟

BMS تعني أشياء مختلفة لأناس مختلفين. بالنسبة للبعض ، فإن الأمر يتعلق ببساطة بمراقبة البطارية ، مع الحفاظ على فحص المعلمات التشغيلية الرئيسية أثناء الشحن والتفريغ مثل الفولتية والتيارات ودرجة حرارة البطارية الداخلية ودرجة الحرارة المحيطة. توفر دوائر المراقبة عادةً مدخلات لأجهزة الحماية التي من شأنها أن تولد إنذارات أو تفصل البطارية عن الحمل أو الشاحن في حالة خروج أي من المعلمات عن الحدود.

بالنسبة لمهندس الطاقة أو المصنع المسؤول عن الطاقة الاحتياطية ، فإن البطارية هي آخر خط دفاع ضد انقطاع التيار الكهربائي أو انقطاع شبكة الاتصالات ، تعني BMS أنظمة إدارة البطارية. لا تشمل هذه الأنظمة مراقبة البطارية وحمايتها فحسب ، بل تشمل أيضًا طرقًا لإبقائها جاهزة لتقديم الطاقة الكاملة عند طلبها وطرق إطالة عمرها. وهذا يشمل كل شيء من التحكم في نظام الشحن إلى الصيانة المخطط لها.

بالنسبة لمهندس السيارات ، يعد نظام إدارة البطارية أحد مكونات نظام إدارة الطاقة السريع الأكثر تعقيدًا ويجب أن يتفاعل مع الأنظمة الأخرى الموجودة على متن الطائرة مثل إدارة المحرك ، والتحكم في المناخ ، وأنظمة الاتصالات والسلامة.

وبالتالي هناك العديد من أنواع BMS.

كيف يعمل BMS

يؤدي نظام إدارة بطارية أوريون (BMS) ثلاث وظائف أساسية:

1. يحمي حزمة البطارية من الشحن الزائد (ارتفاع جهد الخلية بشكل كبير) أو الإفراط في التفريغ (انخفاض الفولتية في الخلية) وبالتالي إطالة عمر حزمة البطارية. يقوم بذلك من خلال المراقبة المستمرة لكل خلية في حزمة البطارية وحساب مقدار التيار الذي يمكن أن يدخل بأمان (المصدر ، الشحن) ويخرج (التحميل ، التفريغ) من حزمة البطارية دون إتلافها. ثم يتم إرسال حدود التيار المحسوبة هذه إلى المصدر (عادةً شاحن بطارية) والحمل (وحدة تحكم المحرك ، عاكس الطاقة ، إلخ) ، وهي المسؤولة عن احترام هذه الحدود.

2. يقوم بحساب حالة الشحن (كمية الطاقة المتبقية في البطارية) عن طريق تتبع كمية الطاقة التي تدخل وتخرج من حزمة البطارية وعن طريق مراقبة الفولتية الخلوية. يمكن اعتبار هذه القيمة كمقياس للوقود يشير إلى مقدار طاقة البطارية المتبقية في العبوة.

3. يراقب صحة وسلامة مجموعة البطاريات عن طريق البحث المستمر عن الشورتات والتوصيلات السائبة والأعطال في عزل الأسلاك وخلايا البطارية الضعيفة أو المعيبة التي تحتاج إلى الاستبدال.

هناك أيضًا وظائف ثانوية يؤديها نظام إدارة المباني:

1. يوازن جميع الخلايا الموجودة في حزمة البطارية عن طريق نزيف الطاقة الزائدة من الخلايا المشحونة أكثر من غيرها. يوفر هذا أقصى قدر من الطاقة (السعة) القابلة للاستخدام من حزمة البطارية نظرًا لأن قوة العبوة تعادل فقط أضعف خلية.

2. يراقب درجة حرارة حزمة البطارية ويتحكم في مروحة البطارية لتنظيم درجة حرارة العبوة. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يراقب إخراج المروحة باستمرار للتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح.

3. يوفر معلومات وقيمًا في الوقت الفعلي للأجهزة الأخرى مثل أجهزة التحكم في المحركات وأجهزة الشحن والشاشات ومسجلات البيانات باستخدام عدة طرق مختلفة (CANBUS والمخرجات التناظرية والمخرجات الرقمية).

4. يخزن رموز الأخطاء ومعلومات التشخيص الشاملة للمساعدة في إصلاح المشاكل مع حزمة البطارية في حالة ظهور أي مشاكل.

نظام إدارة المباني هو جزء من نظام أمان متعدد المستويات مع الأهداف والضمانات التالية

كيمياء الخلايا الآمنة جوهريا

تدقيق التصميم الفني للخلية

مورد الخلايا ومراجعة الإنتاج

الكفاءة الفنية للموظفين

ضوابط العملية (مثبتة وعاملة)

أجهزة أمان على مستوى الخلية (داخلية)

جهاز مقاطعة الدائرة (CID) يقطع الدائرة في حالة تجاوز حدود الضغط الداخلي

اغلاق الفاصل

تنفيس الضغط

أجهزة الدوائر الخارجية

مقاومات PTC (تطبيقات الطاقة المنخفضة فقط)

الصمامات

عزل البطارية والخلية. الفصل الكهربائي والميكانيكي (الملامسات والفصل المادي) لمنع انتشار الحدث

برمجيات BMS

مراقبة جميع المؤشرات الرئيسية إلى جانب إجراءات التحكم. (التبريد ، فصل الطاقة ، إدارة الحمل)

إجراءات التحكم أو إيقاف التشغيل في حالة الخروج عن الحدود

أجهزة BMS - فشل النسخ الاحتياطي الآمن

يتم إيقاف تشغيل الأجهزة في حالة فشل البرنامج. اضبط على حدود أعلى قليلاً

يتم إيقاف تشغيل البطارية في حالة فشل مصدر طاقة BMS منخفض الجهد

الاحتواء

حاوية خارجية قوية مع تهوية محكومة

الحواجز المادية بين الخلايا

الاستنتاجات

هناك حاجة إلى BMS لقياس حالة الشحن وحالة بطارية الليثيوم بسبب خصائص الشحن / التفريغ واعتبارات السلامة. يؤدي العديد من الوظائف الرئيسية لضمان إمكانية تعظيم سعة العبوة مثل موازنة الخلايا والتحكم في أجهزة الشحن. قد تعتقد بعض شركات البطاريات أنه ليس من الضروري بناء وحدة دعم مضغوطة بالداخل ، ولكنها في الواقع جزء أساسي من حزمة البطارية. يعد نظام إدارة BMS لبطارية الليثيوم أيون ضمانًا قويًا للاستخدام الآمن للبطارية ، بحيث تكون البطارية دائمًا في عملية شحن وتفريغ آمنة ويمكن التحكم فيها ، مما يحسن بشكل كبير من عمر دورة البطارية أثناء الاستخدام الفعلي.