يعد نظام إدارة بطارية BMS أداة قوية لتحسين عمر بطاريات النظام الشمسي. يساعد نظام إدارة بطارية BMS أيضًا في ضمان أن تكون البطاريات آمنة وموثوقة. فيما يلي شرح مفصل لنظام BMS والفوائد التي يحصل عليها المستخدمون.
كيف يعمل نظام BMS
يستخدم BMS لبطاريات الليثيوم جهاز كمبيوتر وأجهزة استشعار متخصصة لتنظيم كيفية عمل البطارية. اختبار المستشعرات لدرجة الحرارة ، ومعدل الشحن ، وسعة البطارية ، وأكثر من ذلك. يقوم جهاز كمبيوتر على متن نظام BMS بعد ذلك بإجراء حسابات تنظم شحن البطارية وتفريغها. هدفها هو تحسين عمر نظام تخزين البطارية الشمسية مع ضمان أنه آمن وموثوق بالعمل.
مكونات نظام إدارة البطارية
يشتمل نظام إدارة بطارية BMS على العديد من المكونات الرئيسية التي تعمل معًا لتقديم الأداء الأمثل من حزمة البطارية. المكونات هي:
شاحن البطارية
يغذي الشاحن طاقة حزمة البطارية في الجهد الصحيح ومعدل التدفق لضمان شحنه على النحو الأمثل.
شاشة البطارية
مراقبة البطارية هي بدلة من المستشعرات التي تراقب صحة البطاريات وغيرها من المعلومات الأساسية مثل حالة الشحن ودرجة الحرارة.
وحدة تحكم البطارية
تدير وحدة التحكم شحن وتصريف حزمة البطارية. إنه يضمن دخول الطاقة وتترك حزمة البطارية على النحو الأمثل.
الموصلات
تربط هذه الموصلات نظام BMS والبطاريات والعاكس ولوحة الطاقة الشمسية. إنه يضمن أن BMS يمكنه الوصول إلى جميع المعلومات من النظام الشمسي.
ميزات نظام إدارة بطارية BMS
كل BMS لبطاريات الليثيوم له ميزاته الفريدة. ومع ذلك ، فإن أهم ميزاتها هي حماية وإدارة سعة حزمة البطارية. يتم تحقيق حماية حزمة البطارية من خلال ضمان الحماية الكهربائية والحماية الحرارية.
الحماية الكهربائية تعني أن نظام إدارة البطارية سيتم إيقاف تشغيله إذا تم تجاوز منطقة التشغيل الآمنة (SOA). يمكن أن تكون الحماية الحرارية نشطة أو تنظيم درجة حرارة سلبية للحفاظ على حزمة البطارية داخل الخدمية.
فيما يتعلق بإدارة سعة البطارية ، تم تصميم BMS لبطاريات الليثيوم لزيادة السعة إلى الحد الأقصى. ستصبح حزمة البطارية بلا فائدة في نهاية المطاف إذا لم يتم تنفيذ إدارة السعة.
إن متطلبات إدارة السعة هي أن كل بطارية في حزمة البطارية لها أداء مختلف قليلاً. هذه الاختلافات في الأداء هي الأكثر بروزًا في معدلات التسرب. عندما تكون جديدة ، قد تؤدي حزمة البطارية على النحو الأمثل. ومع ذلك ، بمرور الوقت ، يتسع الفرق في أداء خلية البطارية. وبالتالي ، يمكن أن يؤدي إلى تلف الأداء. والنتيجة هي ظروف تشغيل غير آمنة لحزمة البطارية بأكملها.
باختصار ، سيقوم نظام إدارة بطارية BMS بإزالة الشحن من أكثر الخلايا المشحونة ، مما يمنع الشحن الزائد. كما يسمح للخلايا الأقل شحنًا بتلقي المزيد من التيار الشحن.
سيقوم BMS لبطاريات الليثيوم أيضًا بإعادة توجيه بعض أو تقريبًا جميع التيار الشحن حول الخلايا المشحونة. وبالتالي ، فإن الخلايا الأقل شحنًا تتلقى الشحن الحالي لفترة أطول.
بدون نظام إدارة بطارية BMS ، ستستمر الخلايا التي تشحن أولاً في الشحن ، مما قد يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة. على الرغم من أن بطاريات الليثيوم تقدم أداءً ممتازًا ، إلا أنها تواجه مشكلة في ارتفاع درجة الحرارة عند تسليم التيار الزائد. ارتفاع درجة حرارة بطارية الليثيوم يحط من أدائها. في أسوأ سيناريو ، يمكن أن يؤدي إلى فشل حزمة البطارية بأكملها.
أنواع BMS لبطاريات الليثيوم
يمكن أن تكون أنظمة إدارة البطاريات بسيطة أو معقدة للغاية لحالات الاستخدام المختلفة والتقنيات. ومع ذلك ، فإنهم يهدفون إلى رعاية حزمة البطارية. التصنيفات الأكثر شيوعا هي:
أنظمة BMS المركزية
يستخدم BMS المركزي لبطاريات الليثيوم نظام إدارة بطارية BMS واحد لحزمة البطارية. جميع البطاريات متصلة مباشرة بـ BMS. الفائدة الرئيسية لهذا النظام هي أنه مضغوط. بالإضافة إلى ذلك ، هو 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 حزمة بطارية كبيرة ، يمكن أن يعقد هذا الصيانة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها.
وحدات BMS لبطاريات الليثيوم
مثل BMS المركزية ، يتم توصيل النظام المعياري بجزء مخصص من حزمة البطارية. يتم توصيل وحدات BMS في بعض الأحيان بوحدة أولية 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 BMS النشطة
يراقب نظام إدارة بطارية BMS النشط الجهد والتيار والسعة الخاصة بحزمة البطارية. يستخدم هذه المعلومات للتحكم في شحن النظام وتفريغه لضمان أن تكون حزمة البطارية آمنة للعمل والقيام بذلك على المستويات المثلى.
أنظمة BMS السلبية
لن تراقب BMS السلبي لبطاريات الليثيوم التيار والجهد. بدلاً من ذلك ، يعتمد على مؤقت بسيط لتنظيم معدل الشحن والتفريغ لحزمة البطارية. في حين أنه نظام أقل كفاءة ، إلا أنه يكلف الحصول على أقل بكثير.
فوائد استخدام نظام إدارة بطارية BMS
يمكن أن يشتمل نظام تخزين البطارية على بضعة أو مئات بطاريات الليثيوم. يمكن أن يكون لهذا نظام تخزين البطارية تصنيف الجهد يصل إلى 800 فولت وتيار 300A أو أكثر.
يمكن أن يؤدي وضع هذه الحزمة عالية الجهد إلى كوارث خطيرة. على هذا النحو ، يعد تثبيت نظام إدارة بطارية BMS أمرًا مهمًا لتشغيل حزمة البطارية بأمان. يمكن ذكر الفوائد الرئيسية لـ BMS لبطاريات الليثيوم على النحو التالي:
عملية آمنة
من الضروري ضمان التشغيل الآمن لحزمة بطارية متوسطة الحجم أو كبيرة. ومع ذلك ، من المعروف أن وحدات صغيرة مثل الهواتف معروفة بإطلاق النار إذا لم يتم تثبيت نظام مناسب لإدارة البطارية.
تحسين الموثوقية والعمر
يضمن نظام إدارة البطارية استخدام الخلايا داخل حزمة البطارية ضمن معلمات تشغيل آمنة. والنتيجة هي أن البطاريات محمية من الشحنة والتفريغ العدوانية ، مما يؤدي إلى نظام شمسي موثوق يمكنه توفير سنوات من الخدمة التي يمكن الاعتماد عليها.
مجموعة رائعة وأداء
يساعد BMS في إدارة قدرة الوحدات الفردية في حزمة البطارية. إنه يضمن تحقيق سعة حزمة البطارية المثلى. يحسب BMS الاختلافات في التفريغ الذاتي ودرجة الحرارة والاستنزاف العام ، والتي قد تجعل حزمة البطارية عديمة الفائدة إذا لم يتم التحكم فيها.
التشخيص والاتصال الخارجي
يتيح BMS مراقبة مستمرة في الوقت الفعلي لحزمة البطارية. بناءً على الاستخدام الحالي ، فإنه يوفر تقديرات موثوقة لصحة البطارية وعمرها المتوقع. تضمن المعلومات التشخيصية المقدمة أيضًا اكتشاف أي مشكلة رئيسية في وقت مبكر قبل أن تتحول إلى كارثية. من وجهة نظر مالية ، يمكن أن تساعد في ضمان التخطيط السليم لاستبدال الحزمة.
انخفاض التكاليف على المدى الطويل
يأتي BMS بتكلفة أولية عالية أعلى التكلفة العالية لحزمة البطارية الجديدة. ومع ذلك ، فإن الرقابة الناتجة ، والحماية التي توفرها BMS ، تضمن انخفاض التكاليف على المدى الطويل.
ملخص
يعد نظام إدارة بطارية BMS أداة قوية وفعالة يمكن أن تساعد مالكي النظام الشمسي على فهم كيفية عمل بنك البطارية. يمكن أن يساعد أيضًا في اتخاذ القرارات المالية السليمة مع تحسين سلامة حزمة البطارية وطول العمر والموثوقية. والنتيجة هي أن مالكي BMS لبطاريات الليثيوم يحصلون على أقصى استفادة من أموالهم.
