سیستم مدیریت و مانیتورینگ باتری
سیستم مدیریت باتری یا به اختصار BMS یک سیستم الکتریکی است که عملکرد باتری را تنظیم و حفظ می کند. با تنظیم چندین فاکتور از جمله ولتاژ، جریان، دما و وضعیت شارژ، به ایمنی و اثربخشی باتری کمک می کند – حسگرها، مدارهای کنترلی و یک میکروکنترلر که وضعیت باتری را برای ایجاد یک BMS نظارت می کند.
مدارهای کنترل و میکروکنترلر داده ها را تجزیه و تحلیل می کنند و حسگرها اطلاعات مربوطه را در مورد ولتاژ، دما، جریان و وضعیت شارژ باتری جمع آوری می کنند تا استانداردهای عملکرد مورد نیاز را برآورده کنند. BMS به لطف رابط ارتباطی می تواند با تجهیزات دیگر مانند شارژر باتری یا سیستم کنترل یک ماشین الکتریکی ارتباط برقرار کند.
تجهیزات پیچیده مانند باتری ها برای اطمینان از عملکرد ایمن و کارآمد نیاز به مدیریت خوب دارند. BMS از این نظر مهم است. بدون BMS، باتری در برابر شارژ بیش از حد یا تخلیه بیش از حد آسیب پذیر است که می تواند بر عملکرد تأثیر بگذارد، طول عمر آن را کوتاه کند و خطرات ایمنی ایجاد کند. با پیگیری خواص باتری و انجام اقدامات لازم برای حفظ سلامت آن، BMS به جلوگیری از این مشکلات کمک می کند.
BMS یک جزء مهم در مدیریت و بهینه سازی تجهیزات پیشرفته با باتری است. BMS می تواند به جلوگیری از خطرات ایمنی، افزایش طول عمر باتری، بهینه سازی استفاده از آن و اطمینان از دفع ایمن باتری کمک کند. علاوه بر این، با سیستم نظارت بر باتری و مدیریت عملکرد باتری، طول عمر باتری بهینه را تضمین می کند.
BMS چگونه کار می کند؟
با نظارت و مدیریت عوامل متعددی مانند ولتاژ، جریان، دما و وضعیت شارژ، وظیفه اصلی BMS اطمینان از عملکرد ایمن و موثر باتری است. اگر هر پارامتری از محدوده عملکرد ایمن فراتر رود، BMS اقدامات اصلاحی را برای جلوگیری از آسیب یا خطرات ایمنی انجام می دهد.
به عنوان مثال، اگر BMS تشخیص دهد که باتری در حال شارژ شدن بیش از حد است، می تواند جریان شارژ را کاهش دهد تا از آسیب جلوگیری کند. به طور مشابه، اگر باتری بیش از حد داغ شود، BMS می تواند سیستم های خنک کننده را برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد فعال کند.
اجزای BMS
یک BMS از تعدادی قسمت تشکیل شده است که با هم کار می کنند تا عملکرد باتری را کنترل کنند. سنسورها، مدارهای کنترلی، میکروکنترلر و رابط ارتباطی برخی از این قطعات هستند.
میکروکنترلر – واحد پردازش مرکزی BMS میکروکنترلر است. داده‌ها را از سنسورهای متعدد جمع‌آوری می‌کند و تصمیم می‌گیرد چگونه بر اساس آن داده‌ها، نحوه عملکرد باتری را کنترل کند.
سنسورها – سنسورها بیشتر مشخصات باتری ها از جمله ولتاژ، جریان، دما و وضعیت شارژ را کنترل می کنند. این حسگرها اطلاعات مورد نیاز میکروکنترلر را برای تصمیم گیری در مورد عملکرد باتری ارائه می دهند.
سوئیچ ها – مقدار برقی که به باتری می رود و از آن می آید توسط سوئیچ ها مدیریت می شود. در شرایط اضطراری یا خرابی، می توان از آنها برای جدا کردن باتری استفاده کرد.
متعادل کننده های باتری – متعادل کننده های باتری به اطمینان از اینکه هر سلول در بسته باتری به طور متعادل شارژ و دشارژ می شود کمک می کند. با انجام این کار، می توان طول عمر باتری را افزایش داد و از آسیب جلوگیری کرد.
رابط ارتباطی – BMS به لطف رابط ارتباطی می تواند با دستگاه های مختلف دیگر از جمله رایانه داخلی خودرو ارتباط برقرار کند. این رابط می تواند داده های تشخیصی مهمی را در مورد وضعیت و عملکرد باتری ارائه دهد.
نمایشگر – برخی از سیستم‌های BMS دارای نمایشگری هستند که اطلاعات بی‌درنگ درباره عملکرد باتری، مانند وضعیت شارژ و دما، ارائه می‌کند.
هشدارها و ویژگی‌های ایمنی – کاربران می‌توانند با هشدارها و ویژگی‌های ایمنی در سیستم‌های BMS از مشکلات احتمالی باتری مانند شارژ بیش از حد یا گرم شدن بیش از حد آگاه شوند. این ویژگی ها می تواند به جلوگیری از خطرات ایمنی و افزایش عمر باتری کمک کند.
این قطعات با هم نشان دهنده یک سیستم کامل برای حفظ و پیگیری عملکرد باتری هستند و در نتیجه عملکرد ایمن و موثر آن را تضمین می کنند.
انواع BMS
دو دسته اصلی سیستم های مدیریت باتری (BMS) متمرکز و توزیع شده هستند. بسته به نیاز و کاربرد خاص، هر نوع مزایا و معایب خاص خود را دارد.
متمرکز – زمانی که تمام باتری‌های یک سیستم ذخیره‌سازی انرژی به یک کنترلر BMS متصل می‌شوند که کل پک باتری را کنترل و مدیریت می‌کند، سیستم به عنوان متمرکز شناخته می‌شود. در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بزرگ، مانند سیستم‌هایی که در شبکه‌های برق یا وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می‌شوند، معمولاً از این نوع BMS استفاده می‌شود.
از آنجایی که BMS متمرکز به حسگرها و اتصالات ارتباطی کمتری نسبت به BMS توزیع شده نیاز دارد، اغلب مقرون به صرفه تر هستند. پیچیدگی سیم کشی می تواند دشوار باشد و طراحی متمرکز می تواند یک نقطه شکست باشد.
توزیع شده – سیستمی که به عنوان BMS توزیع شده شناخته می شود، سیستمی است که در آن هر سیستم یا ماژول مدیریت سلول باتری دارای کنترلر BMS مخصوص به خود است که با یک کنترل کننده اصلی برای تنظیم کل سیستم در تعامل است. این نوع BMS اغلب در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس کوچکتر، از جمله وسایل نقلیه الکتریکی کوچک یا سیستم‌های ذخیره انرژی خانگی استفاده می‌شود.
به دلیل سهولت انطباق با تغییرات یا اضافات به سیستم باتری، BMS توزیع شده نسبت به BMS متمرکز انعطاف پذیرتر و مقیاس پذیرتر شناخته شده است. علاوه بر این، با توجه به اینکه هر سلول یا ماژول دارای کنترلر BMS خاص خود است، یک BMS توزیع شده می تواند افزونگی و همچنین تحمل خطا را ارائه دهد. با این حال، پیچیدگی سیم کشی و هزینه سنسورها و رابط های ارتباطی می تواند بالاتر باشد.
تصمیم بین یک BMS متمرکز و توزیع شده به تعدادی از متغیرها بستگی دارد، از جمله پیچیدگی کلی و اندازه سیستم باتری، سطح تحمل خطا و افزونگی لازم، و همچنین هزینه و محدودیت پیچیدگی سیم کشی. انتخاب بهترین BMS برای یک برنامه خاص برای افزایش عملکرد باتری، دوام، سیستم ایمنی باتری و چندین مزیت دیگر ضروری است.
سیستم مدیریت باتری برای وسایل نقلیه الکتریکی
BMS نقش مهمی در طراحی وسایل نقلیه الکتریکی ایفا می کند، زیرا باتری ها بخش مهمی از نحوه تامین انرژی موتور آنها هستند. برای خودروهای الکتریکی، یک سیستم مدیریت باتری (BMS) عملکرد باتری را ردیابی و کنترل می کند تا عملکرد کارآمد و ایمن را تضمین کند. به‌علاوه، می‌تواند پیش‌بینی کند که باتری قبل از نیاز به شارژ، چقدر مسافت بیشتری را طی می‌کند، به راننده اطلاع می‌دهد که چقدر انرژی در باتری باقی مانده است، و شارژ را برای افزایش عمر باتری بهینه می‌کند.
تعمیر و نگهداری باتری و BMS
حتی اگر BMS برای حفظ عملکرد صحیح باتری طراحی شده است، برای حفظ طول عمر باتری همچنان به تعمیر و نگهداری معمول نیاز است. برای نگهداری صحیح باتری، باید آن را خشک و تمیز نگه داشت، از دمای بالا محافظت کرد و بیش از حد شارژ یا دشارژ نشود. با ارائه داده‌های مربوط به عملکرد باتری و هشدار به کاربر در مورد هر گونه مشکلی که نیاز به توجه دارد، BMS می‌تواند به نگهداری باتری نیز کمک کند.
نتیجه
برای کارکرد و نگهداری موثر باتری، باید بر سیستم مدیریت باتری (BMS) مسلط شد. به منظور حفظ عملکرد باتری، افزایش طول عمر آن و جلوگیری از خطرات ایمنی، یک BMS تعدادی از پارامترهای باتری را ردیابی و کنترل می کند. BMS را می توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد: توزیع شده و متمرکز، که BMS توزیع شده سازگارتر و کارکرد آن ساده تر است.
برای عملکرد کارآمد و ایمن خودروهای الکتریکی، سیستم مدیریت باتری لیتیوم یون بسیار مهم است. تعمیر و نگهداری معمول همچنان برای مدیریت باتری تا زمانی که امکان پذیر باشد ضروری است، حتی اگر BMS برای حفظ عملکرد باتری طراحی شده باشد.
شرکت مهندسی اشتاد انرژی، واحد فناور پارک علم و فناوری معاونت علمی ریاست جمهوری، فعالیت خود را از سال 1398 به عنوان سازنده و عرضه کننده انواع سیستم های مدیریت باتری (لیتیوم) و مانیتورینگ باتری (سرب اسید) در ایران آغاز کرده است. برای دریافت اطلاعات بیشتر، همین امروز با ما تماس بگیرید و یا فرم استعلام قیمت را تکمیل نمایید و کارشناسان ما در اسرع وقت برای ارائه پیشنهادات مالی و فنی مربوطه با شما ارتباط خواهد گرفت.