أجهزة نظام إدارة البطارية: المكون الأساسي الذي يعمل على تشغيل تخزين الطاقة الحديثة أصبحت حلول تخزين الطاقة القوية ضرورية أكثر فأكثر مع تحول الصناعات في جميع أنحاء العالم إلى ... - شركة آية للتكنولوجيا المحدودة
الرئيسية عنّا الأحداث والأخبار أجهزة نظام إدارة البطارية: المكون الأساسي الذي يعمل على تشغيل تخزين الطاقة الحديث
أصبحت حلول تخزين الطاقة القوية ضرورية أكثر فأكثر مع تحول الصناعات في جميع أنحاء العالم إلى الكهرباء والطاقة المتجددة.
أجهزة أنظمة إدارة البطاريات ، البنية التحتية غير المرئية ولكن الحاسمة التي تضمن تشغيل البطاريات بأمان وفعالية وموثوقية ، هي في قلب هذا التغيير.
تعد أجهزة BMS ضرورية لضمان تخزين الطاقة وتوزيعها بسلاسة ، سواء تم استخدامها لتشغيل السيارات الكهربائية (المركبات الكهربائية)، تثبيت أنظمة تخزين الطاقة على نطاق الشبكة، أو التحكم في الأدوات الإلكترونية المحمولة.
أجهزة أنظمة إدارة البطارية هي مجموعة من الأجزاء المتصلة فعليا التي تراقب خلايا البطارية وتتحكم فيها وتحميها أثناء استخدامها.
الأجهزة هي المسؤولة عن الاستشعار والتنفيذ في العالم الحقيقي ، على عكس البرامج ، التي تصدر أحكاما منطقية وتحلل البيانات.
يتضمن النظام عادة:
· مستشعرات الجهدللكشف عن جهد الخلايا الفردية.
· أجهزة الاستشعار الحاليةلقياس تدفق الكهرباء أثناء الشحن والتفريغ.
· مستشعرات درجة الحرارةلتحديد التقلبات أو المخاطر الحرارية.
· المتحكمات الدقيقة (وحدات MCU)التي تنسق معالجة البيانات وإجراءات التحكم.
· وحدات الاتصالللتفاعل مع الأنظمة الخارجية.
من أجل ضمان سلامة التشغيل حتى في أكثر الإعدادات تطلبا، تعمل هذه المكونات معا لتشكيل الخط الأمامي لحماية البطارية وإدارة الأداء.
هيكل الأجهزة لأنظمة إدارة البطارية معياري ولكنه تآزري.
يلعب كل مكون دورا محددا في البنية ذات الطبقات:
1. وحدة الكشف عن الجهد
تكتشف هذه الوحدة أي اختلالات أو حالات الجهد الزائد عن طريق القياس المستمر لجهد كل خلية على حدة.
نظرا لأن الاختلافات الطفيفة يمكن أن تؤدي إلى انخفاض الأداء أو تدهور البطارية ، فإن دقة الجهد أمر بالغ الأهمية.
2. وحدة الكشف الحالية
تسجل هذه الوحدة التدفق الحالي في الوقت الفعلي باستخدام مستشعرات تأثير القاعة أو مقاومات التحويلة عالية الدقة.
إنتاجية الطاقة والحماية من حدوث التيار الزائد وحالة الشحن (شركه نفط الجنوب) الحسابات مدعومة بالبيانات.
3. أجهزة استشعار درجة الحرارة
أحد الأسباب الرئيسية لفشل البطاريات هو الهروب الحراري.
تراقب مستشعرات درجة الحرارة الموضوعة بشكل استراتيجي في جميع أنحاء العبوة النقاط الساخنة أو درجات الحرارة المنخفضة بشكل خطير التي يمكن أن تضر باستقرار أو وظائف الكيمياء.
4. متحكم (MCU)
يفسر دماغ النظام ، الذي غالبا ما يكون شريحة منخفضة الطاقة مثل MSP430 ، بيانات المستشعر ، ويدير خوارزميات الحماية في الوقت الفعلي ، ويدير اتصالات النظام.
5. وحدة الاتصال
يمكن توصيل البيانات باستخدام مجموعات نقل الحركة الكهربائية أو أنظمة إدارة الطاقة أو المنصات السحابية بفضل توافق وحدة الاتصال مع بروتوكولات مثل ناقل CAN أو RS485 أو UART ، والتي تسهل التكامل السلس مع الأنظمة الأخرى.
من خلال الجمع بين هذه الوحدات ، يمكن تحويل البطارية من جهاز تخزين طاقة سلبي إلى نظام ديناميكي ذاتي التنظيم.
يتبع تشغيل الأجهزة لأنظمة إدارة البطارية سير عمل متعدد الطبقات ومتسلسل
الخطوة 1: الحصول على البيانات
يتلقى المعالج الدقيق بيانات في الوقت الفعلي من أجهزة الاستشعار التي تقيس درجة الحرارة والجهد والتيار باستمرار.
الخطوة 2: معالجة البيانات
لتحديد خصائص مثل SoC وحالة الصحة (SoH) وسلوك الشحن ، تحلل MCU بيانات المستشعر.
الخطوة 3: آليات الحماية
يبدأ الجهاز في إجراءات آمنة من الفشل إذا اكتشف ظروفا غير طبيعية ، مثل الشحن الزائد أو التفريغ العميق أو ماس كهربائى أو ارتفاع درجة الحرارة.
يمكن أن يستلزم ذلك تحذير وحدات التحكم الإشرافية أو إيقاف الشحن أو عزل الخلايا التي بها مشاكل.
الخطوة 4: التواصل
يتم إرسال البيانات إلى أنظمة خارجية ، مثل برنامج إدارة الطاقة أو وحدة التحكم المركزية للسيارة.
يتم أيضا استخدام الاتصال اللاسلكي أكثر فأكثر في الأنظمة الحالية للتحديثات والتشخيصات عن بعد.
من خلال الجمع بين التحليلات في الوقت الفعلي والتشغيل الميكانيكي ، تعمل أجهزة أنظمة إدارة البطارية كجهاز استشعار ودرع لنظام البطارية.
تعد أجهزة نظام إدارة البطارية ضرورية للعديد من الصناعات المختلفة نظرا لتعدد استخداماتها وأهميتها:
السيارات الكهربائية
للتحكم في حزم البطاريات عالية الجهد في المركبات الكهربائية ، من الضروري استخدام أجهزة BMS.
يحافظ على السلامة الحرارية أثناء الكبح والتسارع ، ويوازن الخلايا ، ويتتبع اتجاهات الشحن.
أنظمة تخزين الطاقة المتجددة
يؤدي تخزين البطاريات إلى تسوية الاختلافات في إمدادات الطاقة في أنظمة الطاقة الشمسية وأنظمة الرياح.
تحمي أجهزة BMS من الضغوطات البيئية وتضمن الشحن والتفريغ الأمثل لأجهزة التخزين.
الإلكترونيات المحمولة والطائرات بدون طيار
في الهواتف الذكية والطائرات بدون طيار والأجهزة الطبية ، تضمن أجهزة BMS المدمجة الاستخدام الفعال للطاقة مع منع الشحن الزائد أو تورم البطارية.
التطبيقات الصناعية
حتى في ظل ظروف التشغيل الصعبة ، تمكن أجهزة BMS البطاريات الصناعية - من وحدات الطاقة الاحتياطية إلى الرافعات الشوكية - في الحفاظ على الأداء عبر آلاف الدورات.
تشتمل أجهزة نظام إدارة البطارية الحديثة على العديد من ميزات الأداء الرئيسية:
· دقة عالية:يتم تسجيل الاختلافات الطفيفة في سلوك الخلية وتعديلها بسبب أجهزة الاستشعار المتقدمة والواجهات الأمامية التناظرية.
· التحكم الذكي:يدعم الخوارزميات المعقدة بما في ذلك مستويات الحماية التكيفية وتعويض الحرارة وموازنة الخلايا السلبية أو النشطة.
· المتانة والموثوقية:من أجل تحمل الاهتزاز والتداخل الكهرومغناطيسي والصدمات الميكانيكية ، يتم إنشاء الأنظمة بشكل متكرر بمسارات طاقة منفصلة ودوائر زائدة عن الحاجة ومكونات من فئة السيارات.
بسبب هذه الخصائص ، تعد الأجهزة الحديثة أكثر من مجرد أجزاء سلبية. إنه نظام ذكي يمكنه التكيف مع التغيرات في البيئة وأنماط الاستخدام وشيخوخة البطارية.
لضمان أقصى قدر من السلامة وطول العمر ، يجب أن تلتزم أجهزة أنظمة إدارة البطارية بمعايير التصنيع والإنتاج الصارمة:
· ISO 26262 و IEC 61508:تحدد معايير السلامة هذه السلامة الوظيفية في بيئات السيارات والصناعية.
· المعايرة العادية:لضمان دقة البيانات ، يجب معايرة المستشعرات بشكل منتظم ، لا سيما في المواقع التي تكون فيها درجة الحرارة عاملا.
· الإدارة الحرارية:يجب أن يكون تبديد الحرارة الفعال سمة من سمات تصميم النظام لمنع التكديس الحراري وانجراف المستشعر.
يتم زيادة أداء النظام ومرونته بشكل كبير من خلال تثبيت هذه الإجراءات واتباعها بشكل صحيح.
يعمل الفحص والصيانة المنتظمة على إطالة عمر وفعالية الأجهزة لأنظمة إدارة البطاريات:
· التفتيش البصري والكهربائي:افحص الوحدات وأجهزة الاستشعار والموصلات بحثا عن التآكل أو التآكل أو الانجراف.
· تحديثات البرامج والبرامج الثابتة:يعد التحديث الدوري لوحدات التحكم الدقيقة لإصلاح مشكلات البرامج الثابتة أو إضافة تشخيصات محسنة فكرة جيدة.
· التحكم في الغبار والرطوبة:يجب تطبيق تصنيفات مثل IP65 أو أعلى على العبوات لضمان حمايتها من التوغل البيئي.
وبالنسبة للأنظمة المستخدمة في التطبيقات ذات المهام الحرجة، فإن الصيانة الاستباقية أمر بالغ الأهمية.
أصبح مستقبل أجهزة نظام إدارة البطارية رقميا ومضغوطا ومتصلا بشكل متزايد:
· التكامل مع الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي:مع وجود المزيد من أجهزة BMS التي تتضمن برامج ثابتة تعمل بالطاقة الذكاء الاصطناعي ، أصبحت الصيانة التنبؤية وإدارة الطاقة التكيفية ممكنة بشكل متزايد.
· التصغير وتطوير ASIC:يتم تطوير ASICs لتقليل حجم المكونات واستهلاك الطاقة ، مما يجعلها مثالية للتكنولوجيا الطبية والأجهزة القابلة للارتداء.
· الاتصالات اللاسلكية:يتم تطوير BMS اللاسلكية القائمة على BLE و UWB للطائرات بدون طيار والمركبات الكهربائية لتبسيط التصميم وتقليل حالات الأعطال المتعلقة بالكابلات.
· تدابير الأمن السيبراني:يتم تجهيز وحدات MCU ببروتوكولات التشفير والتمهيد الآمن حيث تتفاعل أجهزة BMS بشكل متزايد مع الخدمات السحابية.
تنذر هذه التطورات بأنظمة طاقة أكثر تطورا وكفاءة في الجيل التكنولوجي القادم.
تعد أجهزة نظام إدارة البطارية مكونا أساسيا للبنية التحتية للطاقة المعاصرة.
إنه محسن للنظام وبوابة بيانات ومعزز للأداء بالإضافة إلى كونه أداة أمان.
ستزداد أهمية أجهزة BMS فقط مع حجم وتنوع أنظمة تخزين الطاقة.
أجهزة أنظمة إدارة البطارية هي المحرك الذكي الذي يضمن توصيل الطاقة بأمان وفعالية في كل مرة ، سواء كنت تقوم بتمكين الشبكات الخضراء ، أو تشغيل مستقبل النقل ، أو دعم الأدوات المحمولة المنقذة للحياة.
س: ما هي أجهزة BMS؟
A:تعد وحدات الاتصال ودرجة الحرارة والجهد والتيار وشرائح إدارة البطارية بعض الأجزاء التي تشكل أجهزة منتجات BMS.
س: ما هي مكونات نظام إدارة البطارية؟
A:تعد أجهزة FET المقطوعة ، وشاشة قياس الوقود ، ومراقبة جهد الخلية ، وتوازن جهد الخلية ، وساعة الوقت الفعلي (RTC) ، وأجهزة مراقبة درجة الحرارة ، وآلة الحالة مجرد عدد قليل من الكتل الوظيفية التي يمكن أن تشكل نظام إدارة البطارية.
س: ما هي 7 أجزاء من البطارية؟
A:الأنود ، والكاثود ، والفاصل ، والإلكتروليت ، ومجمعات التيار ، وغلاف البطارية ، والموصلات الطرفية هي الأجزاء السبعة الرئيسية للبطارية التقليدية.
س: هل يمنع BMS الشحن الزائد؟
A: في الواقع ، الغرض من نظام إدارة البطارية (BMS) هو منع البطاريات من الشحن الزائد.
س: ما هو الفرق بين BMS الذكية ونظام إدارة المباني للأجهزة؟
A:الأجهزة BMS: لديها قدرة محدودة على النمو. من أجل تحسين الوظائف ، هناك حاجة بشكل متكرر إلى المزيد من الأجزاء مثل المفاتيح اللينة ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS).
BMS الذكي: معروف بكونه ذكيا ومتعدد الاستخدامات ، فهو يدعم مجموعة واسعة من الملحقات والميزات.
