انواع سیستم های مدیریت باتری

سیستم‌های مدیریت باتری از ساده تا پیچیده را شامل می‌شوند و می‌توانند طیف وسیعی از فناوری‌های مختلف را برای دستیابی به دستور اصلی خود در «مراقبت از باتری» در بر گیرند. با این حال، این سیستم ها را می توان بر اساس توپولوژی آنها طبقه بندی کرد، که به نحوه نصب و عملکرد آنها بر روی سلول ها یا ماژول ها در سراسر بسته باتری مربوط می شود. این سیستم ها محصول جدیدی از شرکت دانش بنیان توسعه فناوری ادیب است. اطلاعات آنرا می توانید اینجا ببینید، برای سفارش لطفا در ساعات اداری با کارشناسان فروش ما تماس بگیرید.

معماری متمرکز BMS

دارای یک BMS مرکزی در مجموعه بسته باتری. تمام بسته های باتری به طور مستقیم به BMS مرکزی متصل می شوند. ساختار یک BMS متمرکز در شکل ۱ نشان داده شده است. BMS متمرکز مزایایی دارد. جمع و جورتر است و از آنجایی که تنها یک BMS وجود دارد، مقرون به صرفه ترین است. با این حال، یک BMS متمرکز دارای معایبی است. از آنجایی که تمام باتری ها مستقیماً به BMS متصل می شوند، BMS برای اتصال به تمام بسته های باتری به پورت های زیادی نیاز دارد. این به معنای تعداد زیادی سیم، کابل، کانکتور و غیره در بسته های باتری بزرگ است که هم عیب یابی و هم تعمیر و نگهداری را پیچیده می کند.

توپولوژی مدولار BMS

مشابه یک پیاده‌سازی متمرکز، BMS به چندین ماژول تکراری تقسیم می‌شود که هر کدام دارای یک دسته سیم و اتصالات به بخش اختصاصی مجاور یک پشته باتری هستند. شکل ۲ را ببینید. در برخی موارد، این زیرماژول‌های BMS ممکن است تحت نظارت ماژول BMS اولیه قرار داشته باشند که وظیفه آن نظارت بر وضعیت زیرماژول‌ها و برقراری ارتباط با تجهیزات جانبی است. به لطف ماژولار بودن تکراری، عیب یابی و تعمیر و نگهداری آسان تر و گسترش به بسته های باتری بزرگتر ساده است. نکته منفی این است که هزینه های کلی کمی بالاتر و بسته به برنامه ممکن است عملکردهای تکراری استفاده نشده وجود داشته باشد.

BMS اولیه/فرعی

از نظر مفهومی مشابه توپولوژی مدولار است، با این حال، در این مورد، بردها بیشتر به انتقال اطلاعات اندازه گیری محدود می شوند و Master به محاسبات و کنترل و همچنین ارتباطات خارجی اختصاص دارد. بنابراین، در حالی که مانند انواع مدولار، هزینه ها ممکن است کمتر باشد زیرا عملکرد بردها ساده تر است، احتمالاً هزینه های اضافی کمتر و ویژگی های استفاده نشده کمتری دارد.

معماری BMS توزیع شده

تفاوت قابل توجهی با توپولوژی های دیگر دارد، که در آن سخت افزار و نرم افزار الکترونیکی در ماژول هایی قرار می گیرند که از طریق بسته های سیم کشی متصل به سلول ها متصل می شوند. یک BMS توزیع شده تمام سخت افزارهای الکترونیکی را بر روی یک برد کنترلی که مستقیماً روی سلول یا ماژول در حال نظارت قرار می گیرد، ترکیب می کند. این بخش عمده کابل کشی را به چند سیم حسگر و سیم های ارتباطی بین ماژول های BMS مجاور کاهش می دهد. در نتیجه، هر BMS مستقل تر است و محاسبات و ارتباطات را در صورت نیاز انجام می دهد. با این حال، با وجود این سادگی ظاهری، این فرم یکپارچه عیب یابی و نگهداری را به طور بالقوه مشکل ساز می کند، زیرا در اعماق مجموعه ماژول محافظ قرار دارد. هزینه ها نیز بیشتر است زیرا BMS های بیشتری در ساختار کلی بسته باتری وجود دارد.

اهمیت سیستم های مدیریت باتری

ایمنی عملکردی در BMS بالاترین اهمیت را دارد. در طول عملیات شارژ و دشارژ، جلوگیری از ولتاژ، جریان و دمای هر سلول یا ماژول تحت کنترل نظارتی از فراتر رفتن از محدودیت های تعریف شده SOA بسیار مهم است. اگر از محدودیت ها برای مدت طولانی تجاوز شود، نه تنها یک بسته باتری بالقوه گران قیمت به خطر می افتد، بلکه ممکن است شرایط فرار حرارتی خطرناکی ایجاد شود. علاوه بر این، محدودیت‌های آستانه ولتاژ پایین‌تر نیز برای محافظت از سلول‌های لیتیوم یون و ایمنی عملکردی به‌شدت نظارت می‌شوند. اگر باتری لیتیوم یونی در این حالت ولتاژ پایین باقی بماند، دندریت‌های مسی می‌توانند در نهایت روی آند رشد کنند، که می‌تواند منجر به افزایش نرخ خود تخلیه و ایجاد نگرانی‌های ایمنی احتمالی شود. چگالی انرژی بالای سیستم‌های لیتیوم یونی با قیمتی همراه است که فضای کمی برای خطای مدیریت باتری باقی می‌گذارد. به لطف BMS ها و بهبودهای لیتیوم یونی، این یکی از موفق ترین و ایمن ترین باتری های موجود امروزی است.

عملکرد بسته باتری بالاترین ویژگی مهم بعدی یک BMS است و این شامل مدیریت الکتریکی و حرارتی است. برای بهینه‌سازی الکتریکی ظرفیت کلی باتری، تمام سلول‌های بسته باید متعادل باشند، که به این معنی است که SOC سلول‌های مجاور در سراسر مجموعه تقریباً معادل هستند. این بسیار مهم است زیرا نه تنها می توان ظرفیت باتری بهینه را به دست آورد، بلکه به جلوگیری از تخریب عمومی کمک می کند و نقاط بالقوه را از شارژ بیش از حد سلول های ضعیف کاهش می دهد. باتری های لیتیوم یونی باید از تخلیه کمتر از حد ولتاژ پایین اجتناب کنند، زیرا این می تواند منجر به اثرات حافظه و کاهش قابل توجه ظرفیت شود. فرآیندهای الکتروشیمیایی بسیار حساس به دما هستند و باتری ها نیز از این قاعده مستثنی نیستند. هنگامی که دمای محیط کاهش می یابد، ظرفیت و انرژی باتری موجود به طور قابل توجهی کاهش می یابد. در نتیجه، یک BMS ممکن است یک بخاری داخلی خارجی را درگیر کند که مثلاً روی سیستم خنک‌کننده مایع یک بسته باتری خودروی الکتریکی قرار دارد، یا صفحه‌های بخاری ساکن را روشن کند که در زیر ماژول‌های یک بسته تعبیه شده در یک هلیکوپتر یا هواپیما و … نصب شده است. علاوه بر این، از آنجایی که شارژ سلول های لیتیوم یون منجمد برای عملکرد باتری مضر است، مهم است که ابتدا دمای باتری را به اندازه کافی بالا ببرید. اکثر سلول‌های لیتیوم یونی در دمای کمتر از ۵ درجه سانتی‌گراد نمی‌توانند سریع شارژ شوند و در دمای زیر ۰ درجه سانتی‌گراد اصلاً نباید شارژ شوند. برای عملکرد بهینه در طول استفاده معمولی عملیاتی، مدیریت حرارتی BMS اغلب تضمین می‌کند که باتری در یک منطقه باریک Goldilocks کار می‌کند (مثلاً ۳۰ تا ۳۵ درجه سانتی‌گراد). این کار از عملکرد محافظت کرده، عمر طولانی تری را موجب می شود و یک بسته باتری سالم و قابل اعتماد را تقویت می کند.

برای اطلاعات بیشتر در مورد BMS اینجا کلیک کنید

برای مشاهده منبع کلیک کنید