سیستم مدیریت باتری BMS یک ابزار قدرتمند برای بهبود طول عمر باتری های یک سیستم خورشیدی است. سیستم مدیریت باتری BMS همچنین به اطمینان از ایمن و قابل اعتماد بودن باتری ها کمک می کند. در زیر توضیح مفصلی درباره سیستم BMS و مزایایی که کاربران دریافت می‌کنند آورده شده است.
سیستم BMS چگونه کار می کند
یک BMS برای باتری‌های لیتیومی از یک کامپیوتر و حسگرهای تخصصی برای تنظیم نحوه عملکرد باتری استفاده می‌کند. سنسورها دما، نرخ شارژ، ظرفیت باتری و موارد دیگر را تست می کنند. سپس یک کامپیوتر روی سیستم BMS محاسباتی را انجام می دهد که شارژ و دشارژ باتری را تنظیم می کند. هدف آن بهبود طول عمر سیستم ذخیره باتری خورشیدی در عین حصول اطمینان از ایمن و قابل اعتماد بودن آن است.
اجزای یک سیستم مدیریت باتری
یک سیستم مدیریت باتری BMS شامل چندین جزء کلیدی است که با هم کار می کنند تا عملکرد بهینه را از بسته باتری ارائه دهند. اجزاء عبارتند از:
شارژر باتری
یک شارژر با ولتاژ و سرعت جریان مناسب، انرژی را به بسته باتری وارد می‌کند تا از شارژ بهینه آن اطمینان حاصل کند.
مانیتور باتری
مانیتور باتری مجموعه ای از سنسورها است که سلامت باتری و سایر اطلاعات مهم مانند وضعیت شارژ و دما را کنترل می کند.
کنترلر باتری
کنترل کننده شارژ و دشارژ بسته باتری را مدیریت می کند. این تضمین می کند که برق به طور بهینه به بسته باتری وارد و از آن خارج می شود.
اتصال دهنده ها
این کانکتورها سیستم BMS، باتری ها، اینورتر و پنل خورشیدی را به هم متصل می کنند. این تضمین می کند که BMS به تمام اطلاعات منظومه شمسی دسترسی دارد.
ویژگی های سیستم مدیریت باتری BMS
هر BMS برای باتری های لیتیومی ویژگی های منحصر به فرد خود را دارد. با این حال، دو ویژگی مهم آن محافظت و مدیریت ظرفیت بسته باتری است. حفاظت از بسته باتری با اطمینان از حفاظت الکتریکی و حفاظت حرارتی به دست می آید.
حفاظت الکتریکی به این معنی است که در صورت تجاوز از محدوده عملیات ایمن (SOA) سیستم مدیریت باتری خاموش می شود. حفاظت حرارتی می تواند تنظیم دما فعال یا غیرفعال باشد تا بسته باتری را در SOA نگه دارد.
با توجه به مدیریت ظرفیت باتری، BMS برای باتری های لیتیومی برای به حداکثر رساندن ظرفیت طراحی شده است. اگر مدیریت ظرفیت انجام نشود، بسته باتری در نهایت بی فایده خواهد شد.
لازمه مدیریت ظرفیت این است که هر باتری در بسته باتری عملکرد کمی متفاوت داشته باشد. این تفاوت های عملکردی در میزان نشتی قابل توجه است. هنگامی که یک بسته باتری جدید است، ممکن است عملکرد مطلوبی داشته باشد. با این حال، با گذشت زمان، تفاوت در عملکرد سلول باتری بیشتر می شود. در نتیجه، می تواند منجر به آسیب عملکرد شود. نتیجه شرایط عملیاتی ناامن برای کل بسته باتری است.
به طور خلاصه، سیستم مدیریت باتری BMS شارژ را از سلول‌های دارای بیشترین شارژ حذف می‌کند که از شارژ بیش از حد جلوگیری می‌کند. همچنین به سلول‌های با شارژ کمتر اجازه می‌دهد جریان شارژ بیشتری دریافت کنند.
یک BMS برای باتری‌های لیتیومی نیز بخشی یا تقریباً تمام جریان شارژ را در اطراف سلول‌های شارژ شده هدایت می‌کند. در نتیجه، سلول‌هایی که شارژ کمتری دارند، جریان شارژ را برای مدت طولانی‌تری دریافت می‌کنند.
بدون سیستم مدیریت باتری BMS، سلول هایی که ابتدا شارژ می شوند به شارژ شدن ادامه می دهند که می تواند منجر به گرم شدن بیش از حد شود. در حالی که باتری‌های لیتیومی عملکرد بسیار خوبی دارند، اما در هنگام ارسال جریان اضافی، مشکل گرم شدن بیش از حد دارند. گرم شدن بیش از حد باتری لیتیومی عملکرد آن را تا حد زیادی کاهش می دهد. در بدترین حالت، می تواند منجر به از کار افتادن کل بسته باتری شود.
انواع BMS برای باتری های لیتیومی
سیستم های مدیریت باتری برای موارد استفاده و فناوری های مختلف می توانند ساده یا بسیار پیچیده باشند. با این حال، هدف همه آنها مراقبت از بسته باتری است. رایج ترین دسته بندی ها عبارتند از:
سیستم های BMS متمرکز
یک BMS متمرکز برای باتری های لیتیومی از یک سیستم مدیریت باتری واحد BMS برای بسته باتری استفاده می کند. تمام باتری ها مستقیماً به BMS متصل می شوند. مزیت اصلی این سیستم جمع و جور بودن آن است. علاوه بر این، مقرون به صرفه تر است.
نقطه ضعف اصلی آن این است که از آنجایی که تمام باتری ها مستقیماً به واحد BMS متصل می شوند، برای اتصال به بسته باتری به پورت های زیادی نیاز دارد. نتیجه تعداد زیادی سیم، کانکتور و کابل است. در یک بسته باتری بزرگ، این می تواند تعمیر و نگهداری و عیب یابی را پیچیده کند.
BMS ماژولار برای باتری های لیتیومی
مانند یک BMS متمرکز، سیستم ماژولار به بخش اختصاصی بسته باتری متصل است. واحدهای BMS ماژول گاهی به یک ماژول اولیه متصل می شوند که عملکرد آنها را نظارت می کند. مزیت اصلی این است که عیب یابی و تعمیر و نگهداری ساده تر است. با این حال، نقطه ضعف این است که یک سیستم مدیریت باتری ماژولار هزینه بیشتری دارد.
سیستم های BMS فعال
یک سیستم مدیریت باتری BMS فعال، ولتاژ، جریان و ظرفیت بسته باتری را کنترل می کند. از این اطلاعات برای کنترل شارژ و دشارژ سیستم استفاده می کند تا اطمینان حاصل شود که بسته باتری برای کارکردن ایمن است و این کار را در سطوح بهینه انجام می دهد.
سیستم های BMS غیرفعال
یک BMS غیرفعال برای باتری های لیتیومی جریان و ولتاژ را کنترل نمی کند. در عوض، برای تنظیم میزان شارژ و دشارژ بسته باتری به یک تایمر ساده متکی است. در حالی که این سیستم کارآمدی کمتری دارد، هزینه به دست آوردن آن بسیار کمتر است.
مزایای استفاده از سیستم مدیریت باتری BMS
یک سیستم ذخیره سازی باتری می تواند شامل چند یا صدها باتری لیتیومی باشد. چنین سیستم ذخیره سازی باتری می تواند دارای ولتاژ 800 ولت و جریان 300 آمپر یا بیشتر باشد.
مدیریت نادرست چنین پک ولتاژ بالا می تواند منجر به فجایع جدی شود. به این ترتیب، نصب یک سیستم مدیریت باتری BMS برای کارکرد ایمن بسته باتری مهم است. مزایای اصلی BMS برای باتری های لیتیومی را می توان به شرح زیر بیان کرد:
عملیات ایمن
اطمینان از عملکرد ایمن برای یک بسته باتری متوسط یا بزرگ ضروری است. با این حال، حتی واحدهای کوچکی مانند تلفن ها نیز در صورت نصب نشدن سیستم مدیریت باتری مناسب، آتش می گیرند.
قابلیت اطمینان و طول عمر بهبود یافته است
یک سیستم مدیریت باتری تضمین می کند که سلول های درون بسته باتری در پارامترهای عملکرد ایمن استفاده می شوند. نتیجه این است که باتری ها در برابر شارژ و دشارژ تهاجمی محافظت می شوند که منجر به یک سیستم خورشیدی قابل اعتماد می شود که می تواند سال ها خدمات قابل اعتماد ارائه دهد.
برد و عملکرد عالی
BMS به مدیریت ظرفیت واحدهای جداگانه در بسته باتری کمک می کند. این تضمین می کند که ظرفیت بسته باتری بهینه به دست می آید. یک BMS تغییرات در خود تخلیه، دما و فرسایش عمومی را به حساب می‌آورد که در صورت عدم کنترل می‌تواند یک بسته باتری را بی‌استفاده کند.
تشخیص و ارتباطات خارجی
BMS امکان نظارت مستمر و در زمان واقعی بسته باتری را فراهم می کند. بر اساس استفاده فعلی، تخمین های قابل اعتمادی از سلامت باتری و طول عمر مورد انتظار ارائه می دهد. اطلاعات تشخیصی ارائه شده همچنین تضمین می‌کند که هر مشکل اصلی در اوایل قبل از تبدیل شدن به فاجعه شناسایی می‌شود. از نقطه نظر مالی، می تواند به اطمینان از برنامه ریزی مناسب برای تعویض پک کمک کند.
کاهش هزینه ها در بلند مدت
یک BMS علاوه بر هزینه بالای یک بسته باتری جدید، هزینه اولیه بالایی دارد. با این حال، نظارت حاصله، و حفاظت ارائه شده توسط BMS، کاهش هزینه ها را در دراز مدت تضمین می کند.
خلاصه
سیستم مدیریت باتری BMS ابزاری قدرتمند و مؤثر است که می تواند به صاحبان سیستم های خورشیدی کمک کند تا نحوه عملکرد بانک باتری خود را درک کنند. همچنین می‌تواند به تصمیم‌گیری صحیح مالی کمک کند و در عین حال ایمنی، طول عمر و قابلیت اطمینان بسته باتری را بهبود بخشد. نتیجه این است که دارندگان BMS برای باتری های لیتیومی بیشترین بهره را از پول خود می برند.
