منظور از سیستم مدیریت باتری (BMS) چیست؟

 
سیستم مدیریت باتری (BMS) برای افراد مختلف معنای متفاوتی دارد. برای برخی، فقط مانیتورینگ باتری است، که به معنای بررسی پارامترهای عملکرد کلیدی مانند ولتاژ و جریان باتری، دمای داخلی و محیط باتری در هنگام شارژ و دشارژ است. مدارهای مانیتورینگ معمولاً ورودی هایی را به دستگاه های حفاظتی ارائه می دهند که در صورت خارج شدن هر پارامتری از محدوده، هشدار ایجاد می کنند یا باتری را از شارژر جدا می‌کنند. سیستم‌های مدیریت باتری نه تنها شامل نظارت و محافظت از باتری می‌شوند، بلکه شامل راه‌هایی برای آماده‌سازی باتری برای ارائه توان کامل در صورت نیاز و راه‌هایی برای افزایش عمر آن می‌شوند. با تک اینورتر همراه باشید تا اطلاعات بیشتری در این مورد به شما بدهیم.

چرا از سیستم مدیریت باتری استفاده کنیم؟

BMS جریان و ولتاژ سلول‌های باتری را اندازه‌گیری می‌کند و اطلاعات را به سیستم برنامه کاربردی شارژ SOC ارسال می‌کند تا سطح عملکرد باتری را تعیین کند. پس از یک دوره زمانی مشخص، حداکثر ظرفیت واقعی باتری کاهش می یابد. اندازه گیری های BMS می تواند حداکثر ظرفیت باتری را محاسبه کند، به سیستم کمک می کند تا وضعیت باتری (SOH) و عمر مفید (RUL) را تعیین کند تا پیش بینی کند آیا باتری هنوز کار می کند یا نیاز به تعویض دارد. ویژگی‌های اضافی بهینه‌سازی باتری با تعریف شرایط SOC و SOH برای هر سلول، BMS می‌تواند فرآیندهای شارژ و دشارژ سلول‌ها را متعادل کند تا از اتلاف یکنواخت در تمام سلول‌ها اطمینان حاصل کند و در نتیجه عمر باتری طولانی‌تر و عملکرد بالاتری داشته باشد.

وظایف BMS

• نظارت بر باتری
• حفاظت از باتری
• تخمین وضعیت عملکرد باتری
• بهینه سازی مداوم عملکرد باتری
• گزارش وضعیت باتری به دستگاههای خارجی
• و…

موارد مهم در طراحی سیستم مدیریت باتری (BMS)

هنگام طراحی یک سیستم مدیریت باتری باید عوامل زیادی را در نظر گرفت. آنچه باید در نظر بگیرید بستگی به کاربرد استفاده از BMS دارد. علاوه بر استفاده از BMS در وسایل نقلیه الکتریکی، در هر مکانی که از بسته باتری لیتیومی استفاده می شود مانند سیستم های خورشیدی، توربین های بادی و غیره نیز استفاده می شود. صرف نظر از کاربرد، طراحی BMS باید تمام یا اکثر عوامل زیر را در نظر بگیرد.

1.کنترل تخلیه

عملکرد اصلی سیستم مدیریت باتری نگهداری سلول های لیتیومی در ناحیه عملکردی ایمن است. به عنوان مثال، یک سلول لیتیومی معمولی 18650 دارای ولتاژی در حدود 3 ولت است. مسئولیت BMS این است که اطمینان حاصل کند که هیچ سلول بسته زیر 3 ولت تخلیه نمی شود.

2.کنترل شارژ

فرآیند شارژ همراه با تخلیه نیز باید توسط BMS کنترل شود. اکثر باتری ها در صورت شارژ نادرست خراب می شوند یا عمر آنها کوتاه می شود. برای شارژرهای باتری لیتیومی از شارژر 2 مرحله ای استفاده می گردد. مرحله اول جریان ثابت (CC) نام دارد که در آن شارژر جریان ثابتی را برای شارژ باتری تولید می کند. هنگامی که باتری تقریبا پر می شود، از مرحله دوم (CV) استفاده می شود که در آن یک ولتاژ ثابت با جریان بسیار کم به باتری پمپ می شود. BMS باید اطمینان حاصل کند که ولتاژ و جریان در هنگام شارژ از حد نفوذپذیری تجاوز نمی کند تا باتری پر نشود یا بیش از حد تخلیه نشود. حداکثر ولتاژ مجاز شارژ و جریان شارژ را می توان در برگه اطلاعات باتری یافت.

3.تعیین وضعیت شارژ (SOC)

این مورد در واقع ظرفیت باتری را بر حسب درصد به ما می گوید. ولتاژ شارژ و دشارژ و جریان بسته همیشه باید برای پیش بینی ظرفیت باتری کنترل شود.پس از اندازه گیری ولتاژ و جریان، چندین الگوریتم وجود دارد که می توان از آنها برای محاسبه SOC بسته باتری استفاده کرد.

4.تعیین وضعیت سلامت (SOC)

ظرفیت باتری نه تنها به مشخصات ولتاژ و جریان، بلکه به سن و دمای کارکرد آن نیز بستگی دارد. اندازه گیری SOH سن و چرخه عمر مورد انتظار باتری را بر اساس سابقه استفاده از آن به ما می گوید همچنین می توان فهمید که چه زمانی باید بسته باتری تعویض شود. SOH باید توسط سیستم مدیریت باتری محاسبه شود.

5.کنترل گرمایی

عمر و عملکرد بسته باتری لیتیومی به شدت به دمای کارکرد بستگی دارد. در هوای گرم، باتری سریعتر از دمای معمولی اتاق خالی می شود. به علاوه مصرف زیاد در این زمان باعث افزایش دما می شود. این به یک سیستم گرمایشی (عمدتاً روغن) در بسته باتری نیاز دارد. این سیستم گرمایی فقط باید بتواند دما را کاهش دهد، اما در صورت لزوم باید دما را در مناطق سردسیر افزایش دهد. BMS مسئول اندازه گیری دمای سلول است و سیستم حرارتی را برای حفظ دمای کلی بسته باتری کنترل می کند.

6.ثبت اطلاعات

برای BMS داشتن یک بانک حافظه بزرگ مهم است؛ زیرا مجبور است داده های زیادی را ذخیره کند. مقادیری مانند وضعیت سلامت SOH تنها زمانی قابل محاسبه است که تاریخچه شارژ باتری مشخص باشد. بنابراین، BMS باید چرخه های شارژ و زمان شارژ باتری را از زمان نصب ردیابی کند و در صورت لزوم این داده ها را قطع کند.

✅سخن پایانی

سیستم مدیریت باتری یا BMS نوعی سیستم الکترونیکی است که می تواند یک سلول یا یک بسته باتری (مجموعه ای از سلول های باتری) را مدیریت کند. به عنوان مثال، این سیستم می تواند با نظارت بر وضعیت باتری، محاسبه داده های ثانویه، گزارش داده ها، نظارت بر محیط خارجی باتری و غیره از عملکرد باتری محافظت کند. بسته باتری با سیستم مدیریت باتری و اتصال به منبع داده خارجی یک بسته باتری هوشمند در نظر گرفته می شود. این پک هوشمند باید توسط یک دستگاه هوشمند شارژ شود. سیستم های مدیریت باتری یکی از ابزارهای کاربردی برای کنترل مشخصات باتری از جمله: ولتاژ، دما، سطح شارژ، ایمنی و مانیتورینگ است. امروزه سیستم های مدیریت باتری در بسیاری از سیستم های کوچک و بزرگ مورد استفاده قرار می گیرند و روی بسیاری از پارامترهای مهم در مدیریت باتری موثر هستند.