نظام التحكم ببرنامج BMS لحزمة بطارية الليثيوم

يتحكم البرنامج الموجود خلف BMS في كل شيء. تعتبر معظم الشركات المصنعة البرمجيات هي التكنولوجيا الأساسية لأنها تتحكم في نظام إدارة المباني بالكامل. يمكن أن تعتمد معظم الأجهزة على مكونات جاهزة، لكن البرامج تتطلب تصميمًا فرديًا، لا يشمل فقط آلاف الأسطر من أكواد البرمجة، ولكن قد يتضمن الكود العديد من الخوارزميات. يستخدم برنامج التحكم سلسلة من الصيغ الرياضية وطرق الحساب لفهم الحالات المختلفة (SOx) لجميع البطاريات في أوقات مختلفة، مثل مقدار الطاقة والطاقة التي يمكن استخدامها في الوقت الحالي، وما هو SOC الحالي، وما مقدار SOC المتبقي، وما مقدار SOC المتبقي في البطارية. ما هو متوسط ​​العمر المتوقع؟ تعتمد هذه الخوارزمية عادة على نموذج معقد للغاية وتعتمد على نظام معين وبنية الخلايا. في معظم الحالات، يقوم مصممو BMS بدراسة الخلايا الجارية في بيئة معملية خاضعة للرقابة لفهم كيفية أداء الخلايا في ظل ظروف مختلفة، ثم ترجمة ذلك إلى كود. وبعد سلسلة من الخطوات التكرارية، من الممكن لمصمم البرنامج أن يصمم أخيرًا خوارزمية مناسبة للتنبؤ بدقة بأداء خلية البطارية في معظم الظروف. يعد تصميم نظام إدارة المباني أمرًا معقدًا للغاية بحيث لا يمكن استخدام نظام إدارة المباني المناسب لنوع كيميائي معين من خلايا البطارية. لا يمكن تطبيقه على كيمياء الخلايا الأخرى ذات الأنواع المختلفة. على سبيل المثال، جهد التشغيل العام لبطاريات NMC هو 3.7 فولت، في حين أن جهد تشغيل بطاريات LFP هو 33 فولت، وجهد تشغيل محاثات LTO هو 2.2 فولت. لذلك، يجب أن تعرف جميع الخوارزميات أعلى وأدنى جهد يمكن أن تعمل به البطارية. الآن قامت بعض الشركات المصنعة لنظام إدارة المباني (BMS) بتطوير مجموعة متنوعة من البرامج المختلفة لخدمة أجهزتها الخاصة للتكيف مع أنواع مختلفة من تطبيقات البطارية.

BMS هي وحدة التحكم الأساسية لحزمة البطارية.

يتم توصيل الخلية إلكترونيًا، أو ربط مجموعة من الخلايا بلوحات الدوائر التابعة لتكوين وحدة كاملة. لقد كانت هناك العديد من الدراسات في الماضي لتقييم هذين النظامين، ولم تظهر أن أنظمة التوازن النشطة لها فوائد طويلة المدى. بمعنى آخر، فيما يتعلق بالمستوى الفني الحالي، فإن طريقتي المعادلة لهما نفس القدر من الفعالية من حيث الوظيفة. نسبيا، تكلفة نظام التعادل النشط أعلى قليلا. وظائف أخرى لـ BMS بالإضافة إلى وظيفة المعادلة، لدى BMS العديد من الوظائف الأخرى المهمة جدًا. على سبيل المثال، على الرغم من أن موازنة السعة لها تأثير كبير على عمر مجموعة البطارية، إلا أن نظام تخزين الطاقة بدون وظيفة الموازنة يمكن أن يستمر في العمل. ومع ذلك، فإن مراقبة درجة الحرارة والجهد للخلايا وحزم البطاريات يرتبط بسلامة النظام. ولذلك، فإن إحدى المهام الأساسية لـ BMS هي التأكد من أن نظام البطارية والخلايا تعمل في حالة آمنة، بما في ذلك مراقبة تيار حزمة البطارية، والجهد ودرجة حرارة الخلايا والبطاريات. يمكن لمراقبة تيار البطارية تحديد مقدار الطاقة المتوفرة في النظام أثناء الشحن والتفريغ. إذا تجاوز جهد شحن خلية البطارية الحد الأقصى للجهد أو كان جهد التفريغ أقل من الحد الأدنى من الجهد، فسوف يتسبب ذلك في فشل خلية البطارية، لأنه من المهم جدًا أن يقوم نظام إدارة المباني (BMS) بمراقبة كل خلية من حزمة البطارية المتسلسلة ( إذا كانت الخلايا متصلة بالتوازي، فإن معظم أنظمة BMS ستعاملها كخلية واحدة). يمكن لهذه البيانات توجيه النظام عند بدء الشحن ومتى يتوقف عن التفريغ. يعد اكتشاف درجة حرارة الحالة الكهربائية وإدارتها وظيفة مهمة أخرى، لأن العمل المستمر في ظل الظروف القاسية لن يؤدي إلى تقصير عمر نواة البطارية فحسب، بل يزيد أيضًا من خطر الانفلات الحراري لنواة البطارية. يستطيع BMS إخبار النظام ما إذا كان يحتاج إلى إجراء صيانة على البطارية. يتم تسخين القلب أو تبريده. وظيفة أخرى مهمة لنظام إدارة المباني هي التواصل مع الأنظمة الخارجية. يمكن للعديد من أنظمة إدارة المباني المتقدمة تلقي المعلومات من وحدة التحكم في السيارة أو المحرك وإرسال التعليقات. أولاً، يمكن لنظام إدارة المباني إرسال الطلب لتقليل أو إيقاف تفريغ البطارية، ثم إرسال بيانات حالة البطارية (مثل سعة وطاقة خريطة البطارية)، وأخيرًا تحويل هذه البيانات إلى عدد الكيلومترات أو العمر الافتراضي لتوفيرها للمستخدم. وأخيرًا، BMS يحدد أيضًا متى يتم فتح وإغلاق الموصلات في النظام، والتحكم في تدفق الكهرباء من البطارية إلى المحرك أو من نظام الشحن إلى البطارية للشحن.