يعد نظام إدارة البطاريات BMS أداة قوية لتحسين عمر بطاريات النظام الشمسي. يساعد نظام إدارة البطارية BMS أيضًا على ضمان أن البطاريات آمنة وموثوقة. فيما يلي شرح تفصيلي لنظام إدارة المباني (BMS) والفوائد التي يحصل عليها المستخدمون.
كيف يعمل نظام BMS
يستخدم نظام إدارة المباني (BMS) الخاص ببطاريات الليثيوم جهاز كمبيوتر متخصصًا وأجهزة استشعار لتنظيم كيفية عمل البطارية. تقوم المستشعرات باختبار درجة الحرارة ومعدل الشحن وسعة البطارية والمزيد. يقوم جهاز كمبيوتر موجود على نظام BMS بإجراء الحسابات التي تنظم شحن البطارية وتفريغها. هدفها هو تحسين عمر نظام تخزين البطاريات الشمسية مع ضمان أنها آمنة وموثوقة للتشغيل.
مكونات نظام إدارة البطارية
يشتمل نظام إدارة البطارية BMS على عدة مكونات رئيسية تعمل معًا لتوفير الأداء الأمثل من حزمة البطارية. المكونات هي:
شاحن البطارية
يقوم الشاحن بتغذية حزمة البطارية بالطاقة بالجهد ومعدل التدفق الصحيحين لضمان شحنها على النحو الأمثل.
مراقب البطارية
جهاز مراقبة البطارية عبارة عن مجموعة من أجهزة الاستشعار التي تراقب صحة البطاريات وغيرها من المعلومات المهمة مثل حالة الشحن ودرجة الحرارة.
وحدة تحكم البطارية
تقوم وحدة التحكم بإدارة شحن وتفريغ حزمة البطارية. فهو يضمن دخول الطاقة إلى حزمة البطارية وتركها على النحو الأمثل.
الموصلات
تقوم هذه الموصلات بتوصيل نظام BMS والبطاريات والعاكس واللوحة الشمسية. فهو يضمن أن نظام إدارة المباني يمكنه الوصول إلى جميع المعلومات من النظام الشمسي.
مميزات نظام إدارة البطارية BMS
كل BMS لبطاريات الليثيوم له ميزاته الفريدة. ومع ذلك، فإن أهم ميزتين هما حماية وإدارة سعة حزمة البطارية. يتم تحقيق حماية حزمة البطارية من خلال ضمان الحماية الكهربائية والحماية الحرارية.
تعني الحماية الكهربائية أن نظام إدارة البطارية سيتم إيقاف تشغيله في حالة تجاوز منطقة التشغيل الآمنة (SOA). يمكن أن تكون الحماية الحرارية عبارة عن تنظيم نشط أو سلبي لدرجة الحرارة للحفاظ على حزمة البطارية داخل بنية SOA الخاصة بها.
فيما يتعلق بإدارة سعة البطارية، تم تصميم نظام إدارة المباني لبطاريات الليثيوم لزيادة السعة إلى الحد الأقصى. ستصبح حزمة البطارية عديمة الفائدة في النهاية إذا لم يتم تنفيذ إدارة السعة.
شرط إدارة السعة هو أن كل بطارية في حزمة البطارية لها أداء مختلف قليلاً. تظهر اختلافات الأداء هذه بشكل ملحوظ في معدلات التسرب. عندما تكون حزمة البطارية جديدة، قد تعمل على النحو الأمثل. ومع ذلك، مع مرور الوقت، يتسع الفرق في أداء خلايا البطارية. ونتيجة لذلك، يمكن أن يؤدي إلى تلف الأداء. والنتيجة هي ظروف تشغيل غير آمنة لمجموعة البطارية بأكملها.
باختصار، سيقوم نظام إدارة البطارية BMS بإزالة الشحن من الخلايا الأكثر شحنًا، مما يمنع الشحن الزائد. كما يسمح للخلايا الأقل شحنًا باستقبال المزيد من تيار الشحن.
سيقوم نظام إدارة المباني (BMS) الخاص ببطاريات الليثيوم أيضًا بإعادة توجيه بعض أو كل تيار الشحن تقريبًا حول الخلايا المشحونة. وبالتالي، فإن الخلايا الأقل شحنًا تتلقى تيار الشحن لفترة أطول.
وبدون نظام إدارة البطارية BMS، فإن الخلايا التي يتم شحنها أولاً ستستمر في الشحن، مما قد يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة. على الرغم من أن بطاريات الليثيوم تقدم أداءً ممتازًا، إلا أنها تواجه مشكلة ارتفاع درجة الحرارة عند توصيل تيار زائد. يؤدي ارتفاع درجة حرارة بطارية الليثيوم إلى انخفاض أدائها بشكل كبير. وفي أسوأ السيناريوهات، يمكن أن يؤدي ذلك إلى فشل حزمة البطارية بأكملها.
أنواع BMS لبطاريات الليثيوم
يمكن أن تكون أنظمة إدارة البطارية بسيطة أو معقدة للغاية بالنسبة لحالات الاستخدام والتقنيات المختلفة. ومع ذلك، كل منهم يهدف إلى رعاية البطارية. التصنيفات الأكثر شيوعًا هي:
أنظمة إدارة المباني المركزية
يستخدم نظام إدارة المباني المركزي لبطاريات الليثيوم نظامًا واحدًا لإدارة بطارية نظام إدارة المباني لحزمة البطارية. جميع البطاريات متصلة مباشرة بنظام إدارة المباني. الميزة الرئيسية لهذا النظام هو أنه مدمج. بالإضافة إلى ذلك، فهو أكثر بأسعار معقولة.
الجانب السلبي الرئيسي هو أنه نظرًا لأن جميع البطاريات تتصل بوحدة BMS مباشرة، فإنها تتطلب الكثير من المنافذ للاتصال بحزمة البطارية. والنتيجة هي الكثير من الأسلاك والموصلات والكابلات. في حالة وجود حزمة بطارية كبيرة، قد يؤدي ذلك إلى تعقيد عملية الصيانة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها.
وحدات BMS لبطاريات الليثيوم
مثل نظام إدارة المباني المركزي، يتم توصيل النظام المعياري بجزء مخصص من حزمة البطارية. أحيانًا تكون وحدات نظام إدارة المباني متصلة بوحدة أساسية تراقب أدائها. الميزة الرئيسية هي أن استكشاف الأخطاء وإصلاحها والصيانة أكثر بساطة. ومع ذلك، فإن الجانب السلبي هو أن نظام إدارة البطارية المعياري يكلف أكثر.
أنظمة إدارة المباني النشطة
يقوم نظام إدارة البطارية BMS النشط بمراقبة جهد حزمة البطارية والتيار والسعة. ويستخدم هذه المعلومات للتحكم في شحن وتفريغ النظام للتأكد من أن حزمة البطارية آمنة للتشغيل وتقوم بذلك على المستويات المثلى.
أنظمة إدارة المباني السلبية
لن يقوم نظام إدارة المباني السلبي لبطاريات الليثيوم بمراقبة التيار والجهد. وبدلاً من ذلك، فهو يعتمد على مؤقت بسيط لتنظيم معدل الشحن والتفريغ لحزمة البطارية. على الرغم من أنه نظام أقل كفاءة، إلا أن الحصول عليه يكلف أقل بكثير.
فوائد استخدام نظام إدارة البطارية BMS
يمكن أن يشتمل نظام تخزين البطارية على عدد قليل أو مئات من بطاريات الليثيوم. يمكن أن يكون لنظام تخزين البطارية هذا معدل جهد يصل إلى 800 فولت وتيار 300 أمبير أو أكثر.
إن سوء إدارة مثل هذه الحزمة ذات الجهد العالي يمكن أن يؤدي إلى كوارث خطيرة. على هذا النحو، يعد تثبيت نظام إدارة البطارية BMS أمرًا مهمًا لتشغيل حزمة البطارية بأمان. يمكن ذكر الفوائد الرئيسية لنظام إدارة المباني لبطاريات الليثيوم على النحو التالي:
التشغيل الآمن
من الضروري ضمان التشغيل الآمن لحزمة بطارية متوسطة الحجم أو كبيرة. ومع ذلك، فمن المعروف أنه حتى الوحدات الصغيرة مثل الهواتف تشتعل فيها النيران إذا لم يتم تثبيت نظام مناسب لإدارة البطارية.
تحسين الموثوقية وعمر الخدمة
يضمن نظام إدارة البطارية استخدام الخلايا الموجودة في حزمة البطارية ضمن معايير التشغيل الآمنة. والنتيجة هي أن البطاريات محمية من الشحن والتفريغ الشديدين، مما يؤدي إلى نظام شمسي موثوق يمكنه توفير سنوات من الخدمة الموثوقة.
نطاق وأداء رائعان
يساعد نظام إدارة المباني (BMS) على إدارة سعة الوحدات الفردية في حزمة البطارية. فهو يضمن تحقيق السعة المثلى لحزمة البطارية. يراعي نظام إدارة المباني الاختلافات في التفريغ الذاتي، ودرجة الحرارة، والاستنزاف العام، مما قد يجعل حزمة البطارية عديمة الفائدة إذا لم يتم التحكم فيها.
التشخيص والاتصال الخارجي
يسمح نظام إدارة المباني (BMS) بالمراقبة المستمرة وفي الوقت الفعلي لحزمة البطارية. واستنادًا إلى الاستخدام الحالي، فإنه يوفر تقديرات موثوقة لحالة البطارية والعمر المتوقع. تضمن المعلومات التشخيصية المقدمة أيضًا اكتشاف أي مشكلة رئيسية في وقت مبكر قبل أن تتحول إلى كارثة. من الناحية المالية، يمكن أن يساعد ضمان التخطيط السليم لاستبدال العبوة.
خفض التكاليف على المدى الطويل
يأتي نظام إدارة المباني بتكلفة أولية عالية بالإضافة إلى التكلفة العالية لحزمة البطارية الجديدة. ومع ذلك، فإن الرقابة الناتجة والحماية التي يوفرها نظام إدارة المباني تضمن خفض التكاليف على المدى الطويل.
ملخص
يعد نظام إدارة البطاريات BMS أداة قوية وفعالة يمكنها مساعدة مالكي النظام الشمسي على فهم كيفية عمل بنك البطاريات الخاص بهم. ويمكنه أيضًا المساعدة في اتخاذ قرارات مالية سليمة مع تحسين سلامة حزمة البطارية وطول عمرها وموثوقيتها. والنتيجة هي أن أصحاب أنظمة إدارة المباني لبطاريات الليثيوم يحصلون على أقصى استفادة من أموالهم.
