ما الذي يديره نظام إدارة البطارية (BMS)؟

في مركبات الطاقة الجديدة، ومحطات توليد الطاقة لتخزين الطاقة، ومعدات بطاريات الليثيوم، يعتمد التشغيل الآمن والفعال وطويل العمر-لحزم بطاريات الليثيوم بشكل كبير على نظام إدارة البطارية (BMS). يعرف الكثير من الناس فقط أن البطاريات تتمتع بالطاقة ويمكنها تخزين الطاقة، لكنهم لا يدركون أن نظام إدارة المباني هو "العقل" الأساسي للبطارية. تجمع هذه المقالة بين خمس وظائف أساسية، وتشرح بشكل كامل الجوانب الرئيسية لإدارة البطارية التي يديرها نظام إدارة البطارية.

تعمل شريحة BMS بأكملها حول خمسة أبعاد، وتشكل حلقة مغلقة كاملة لإدارة البطارية: الاستشعار والحماية والموازنة والإدارة الحرارية والاتصالات.

1. الاستشعار:المراقبة في الوقت الفعلي-، وفهم الحالة الكاملة للبطارية

يشبه نظام إدارة المباني "الحواس الخمس" للبطارية، حيث يجمع بشكل مستمر ثلاث نقاط بيانات أساسية على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع: الجهد والتيار ودرجة الحرارة. من خلال الجهد الإجمالي، وجهد الخلية الفردية، وتيار الدائرة الإجمالي، وجمع بيانات درجة الحرارة-متعددة النقاط، فإنه يلتقط بدقة ظروف التشغيل-الحقيقية لكل خلية، مما يوفر أساس البيانات لجميع الوظائف.

2. الحماية:درع بأربعة-طيات لحماية سلامة البطارية. استنادًا إلى البيانات التي تم جمعها بواسطة أجهزة الاستشعار، يشتمل نظام إدارة المباني على آلية حماية أمان من أربع-طبقات للتخلص من مخاطر احتراق البطارية وانتفاخها وفشلها: الحماية من الشحن الزائد، والحماية من التفريغ الزائد-، والحماية من التيار الزائد، والحماية من درجة الحرارة الزائدة-. بمجرد وصول البيانات إلى عتبة خطيرة، يتم قطع الدائرة على الفور ويتم تقييد الطاقة.

3. الموازنة:تنسيق الخلية للشحن والتفريغ المتزامن. تتكون مجموعات بطاريات الليثيوم-أيون من عشرات أو حتى مئات الخلايا المتصلة على التوالي. يمكن أن تحدث اختلافات في سعة الخلية والجهد الكهربي بين المصنع والاستخدام على المدى الطويل-، كما يؤدي تأثير "الرابط الأضعف" إلى تقليل السعة الإجمالية القابلة للاستخدام للحزمة بشكل ملحوظ. تعمل وظيفة التوازن على توحيد جهد الخلية، وتزيل اختلافات الجهد، وتحسن سعة البطارية الإجمالية وعمرها.

4. الإدارة الحرارية:الحفاظ على درجة حرارة التشغيل المثالية للبطارية. يعتمد أداء بطارية الليثيوم-أيون بشكل كبير على درجة الحرارة-: الشحن في درجة الحرارة المنخفضة-يؤدي بسهولة إلى طلاء الليثيوم وتلف الخلايا، في حين أن الشحن والتفريغ في درجة الحرارة المرتفعة-يؤدي إلى تسريع التدهور ويشكل مخاطر على السلامة. يقوم نظام BMS، بالاشتراك مع نظام الإدارة الحرارية، بتنشيط عناصر التسخين لتسخين البطارية عند درجات حرارة منخفضة وتنشيط المراوح وأنابيب التبريد السائلة لتبديد الحرارة عند درجات حرارة عالية، مما يؤدي إلى قفل البطارية ضمن نطاق التشغيل الأمثل.

5. التواصل:اتصال لأعلى ولأسفل، مما يسهل تبادل المعلومات بين السيارة والمستخدم.

يعمل نظام إدارة المباني بمثابة "المتحدث الرسمي" الخارجي للبطارية. داخليًا، يقوم بجمع البيانات من كل خلية عبر اتصال سلسلة - ديزي. خارجيًا، يتفاعل مع وحدة VCU ومحطات الشحن الخاصة بالمركبة عبر ناقل CAN، ويقوم في نفس الوقت بمزامنة البيانات مع السحابة وتطبيق الهاتف المحمول. يمكنه إخراج إشارات مستوى الطاقة والبطارية إلى السيارة وعرض النطاق المتبقي وحالة صحة البطارية للمالك.

آسي-BP24-300A400Aآلة اختبار bmsعبارة عن نظام أساسي- للاختبار عالي الدقة مصمم للتحقق الوظيفي الشامل من لوحات حماية بطارية الليثيوم وأنظمة إدارة البطارية (BMS).

1. مجموعة شاملة من بيانات البطارية الخام

يعتمد نظام إدارة المباني على أربعة أنواع من أجهزة الحصول على البيانات لتحقيق استشعار البيانات:

• قياس الجهد الإجمالي: يكتشف الجهد الإجمالي لحزمة البطارية لتحديد احتياطي الطاقة الإجمالي؛
• قياس جهد الخلية الفردية: يجمع جهد كل خلية على حدة لتحديد موقع الخلايا المعيبة ذات الجهد غير الطبيعي بدقة؛
• إجمالي القياس الحالي: يراقب تيار دائرة الشحن والتفريغ لحساب كمية الشحن والتفريغ؛
• قياس درجة الحرارة متعدد -النقاط: يتم نشر مجسات درجة الحرارة في مواقع متعددة داخل حزمة البطارية لمراقبة ارتفاع درجة حرارة الخلية في الوقت الفعلي.

بعد جمع البيانات الأولية، يقوم نظام إدارة المباني (BMS) تلقائيًا بحساب أربعة معلمات حالة أساسية، مما يحول البيانات الأولية إلى معلومات فعالة يمكن للمستخدمين والمركبة فهمها.

2. درع حماية بأربعة-أضعاف

عند اكتشاف بيانات غير طبيعية، يقوم نظام إدارة المباني (BMS) على الفور بتنشيط الحماية المتدرجة للقضاء على خطر الانفلات الحراري من مصدره:

• الحماية من الشحن الزائد: عندما يصل جهد الخلية إلى الحد الأعلى أثناء الشحن (4.25 فولت لبطاريات الليثيوم التقليدية)، يتم فصل دائرة الشحن تلقائيًا، مما يمنع المزيد من الشحن وانتفاخ الخلايا والحريق.
• الحماية من التفريغ الزائد-: عندما ينخفض ​​جهد التفريغ إلى الحد الأدنى (2.8 فولت لبطاريات الليثيوم التقليدية)، يتم قطع مخرج التفريغ لمنع حدوث تلف دائم نتيجة لاستنزاف الخلايا العميقة.
• حماية التيار الزائد: عندما يتجاوز تيار الشحن/التفريغ حد الأمان، يتم تشغيل المصهر أو مفتاح الجهد العالي-لفصله، مما يمنع التيار العالي من تحطيم الخلية.
• الحماية من درجة الحرارة الزائدة-: عندما تتجاوز درجة حرارة البطارية حد الأمان (عادةً 55 درجة)، تكون طاقة الخرج محدودة أو حتى يتم إيقاف تشغيلها، مما يؤدي إلى بدء التبريد وتبديد الحرارة.

باختصار: الاستشعار هو عيون نظام إدارة المباني، والحماية هي يديه وقدميه؛ ولا يمكن اتخاذ إجراءات سريعة لحماية سلامة البطارية إلا من خلال تحديد الخطر بدقة.

1. موازنة الخلايا: التغلب على تأثير البرميل وتعظيم سعة البطارية
عندما يتم توصيل خلايا متعددة على التوازي أو على التوالي، يحدث فرق كبير في الجهد: أثناء الشحن، يتم شحن الخلية ذات الجهد الأعلى بالكامل أولاً، مما يجبر النظام على إيقاف الشحن، في حين لا يمكن شحن الخلايا ذات الجهد المنخفض المتبقية- بالكامل؛ أثناء التفريغ، يتم تفريغ الخلية ذات الجهد المنخفض أولاً، مما يجبر النظام على إيقاف التشغيل، بينما تظل الخلايا ذات الجهد العالي- تحتفظ بكمية كبيرة من الشحن. هذا هو تأثير البرميل، حيث تحدد خلية الوصلة الأضعف السعة الإجمالية القابلة للاستخدام لحزمة البطارية. يعمل نظام BMS على تنعيم فرق جهد الخلية من خلال طريقتين للموازنة:

التوازن السلبي:يعتمد على المقاومات لتبديد الشحنات الزائدة من الخلايا ذات الجهد العالي-في صورة حرارة. هذه الطريقة بسيطة في البنية ومنخفضة التكلفة، ولكنها تهدر الطاقة. يتم استخدامه غالبًا في تخزين الطاقة-منخفضة التكلفة والمعدات-منخفضة السرعة.

التوازن النشط:يستخدم المكثفات والمحاثات كحاملات للطاقة لنقل الشحنات الزائدة من الخلايا ذات الجهد العالي- إلى الخلايا ذات الجهد المنخفض-. لا تحتوي هذه الطريقة على أي هدر للطاقة وتتميز بكفاءة موازنة عالية، وتُستخدم على نطاق واسع في مركبات الطاقة الجديدة السائدة و-وحدات تخزين الطاقة المتطورة.

بعد الموازنة، تكون جهود الخلية متسقة، مما يزيد من السعة القابلة للاستخدام لحزمة البطارية ويطيل عمر دورتها بشكل كبير.

2. شبكة اتصالات ثنائية الطبقة-لقابلية التشغيل التفاعلي للبيانات

يتكون اتصال BMS من شبكتين: داخلية وخارجية.

• الاتصال الداخلي (سلسلة-ديزي): يتم توصيل شرائح اقتناء الخلايا في سلسلة لتجميع بيانات الجهد ودرجة الحرارة من كل خلية بشكل متزامن، والتي يتم بعد ذلك تجميعها في وحدة التحكم الرئيسية MCU.
• الاتصال الخارجي (ناقل CAN + السحابة): يتفاعل مع وحدة التحكم في السيارة (VCU) ويشحن الأكوام عبر خطوط CAN؛ وفي الوقت نفسه، يتم تحميل البيانات إلى النظام الأساسي السحابي وتطبيق الهاتف المحمول، مما يسمح للمالكين بالتحقق من مستوى البطارية ونطاقها وصحتها وإنذارات الأعطال في أي وقت.

تعتبر بطاريات الليثيوم مكونات شديدة الحساسية لدرجة الحرارة-لخزن الطاقة: يمكن أن تتسبب درجات الحرارة المحيطة المنخفضة في ترسب الليثيوم داخل الخلايا أثناء الشحن، مما يؤدي إلى إتلاف سعة البطارية بشكل دائم؛ يؤدي الشحن والتفريغ المستمر للطاقة-في درجات حرارة عالية إلى تسريع تحلل الإلكتروليت، مما يؤدي بسهولة إلى الهروب الحراري. يعمل نظام BMS (نظام إدارة البطارية) جنبًا إلى جنب مع نظام الإدارة الحرارية بأكمله لتحقيق التحكم في درجة الحرارة ثنائي الاتجاه:

• ظروف درجة الحرارة المنخفضة-: يتم تنشيط -عناصر التسخين المدمجة لتسخين مجموعة البطارية بالتساوي، مما يسمح بشحن وتفريغ الطاقة- العالية فقط بعد الوصول إلى درجة حرارة مناسبة؛
• ظروف درجة الحرارة المرتفعة-: يتم تنشيط مراوح التبريد وأنابيب التبريد السائلة لإزالة الحرارة من الخلايا، مما يقلل درجة الحرارة الإجمالية لحزمة البطارية، مع الحد من طاقة الخرج لمنع المزيد من الحرارة الزائدة. تعد البيئة المستقرة للتحكم في درجة الحرارة أمرًا ضروريًا لإطالة عمر دورة البطارية ومنع وقوع حوادث السلامة.

إذا قارنا حزمة بطارية الليثيوم بمستودع، والخلايا بالأرفف التي تخزن الطاقة الكهربائية، فإن نظام إدارة المباني هو-المدير الشامل، حيث يعمل كخادم شخصي وحارس شخصي وطبيب ومنسق:

سواء أكان الأمر يتعلق بمركبات ركاب تعمل بالطاقة الجديدة، أو دراجة كهربائية ثلاثية العجلات، أو دراجات كهربائية، أو تخزين الطاقة الصناعية والتجارية، أو أجهزة بطاريات الليثيوم المحمولة،{0}}يعد نظام إدارة المباني (BMS) المصمم جيدًا والذي يعمل بكامل طاقته شرطًا أساسيًا للتشغيل الآمن والمستقر لأنظمة بطاريات الليثيوم، ومكونًا أساسيًا لا غنى عنه في عمليات البحث والتطوير والإنتاج وإعادة التدوير في صناعة بطاريات الليثيوم.

نحن نقدم معدات اختبار BMS و BMS لبطارية الليثيوم. لا تتردد في الاتصال بنا إذا كان لديك أي أسئلة.

شركة Acey New Energy متخصصة في البحث وتصنيع المعدات المتطورة لبطاريات أيون الليثيوم-. يمكننا توفير-حل واحد لخط تجميع حزم بطاريات الليثيوم، إذا كنت جديدًا في صناعة بطاريات الليثيوم أيون، وترغب في إنشاء خط إنتاج بطاريات الليثيوم أيون أو خط تجميع حزم بطاريات الليثيوم أيون، فيمكننا أن نقدم لك الدعم الفني والتوجيه الاحترافي، فلا تتردد في الاتصال بنا!

اتصل الآن