Ⅰ: תאר בקצרה את מערכת ניהול סוללת הליתיום BMS
כפי שכולנו יודעים, ה-BMS משמש בעיקר בסוללות ליתיום, ולסוללות עופרת בדרך כלל אין מערכת ניהול זו. מגמת סוללות הליתיום בשוק עולה בהתמדה, בדיוק בגלל שסוללות ליתיום דורשות BMS אחד יותר מאשר סוללות עופרת חומצת עופרת כדי להגן על התאים. בקיצור, BMS היא מערכת לניהול, שליטה ושימוש בחבילות סוללות ליתיום. BMS הוא ה"מוח" של מערכת ההפעלה של סוללת הליתיום, קליטה ושליחה של מידע מהסוללה ומכל יציאה חיצונית, ניתוח ועיבוד מעמיק של המידע והזמנות עבודה יוצאות. לכן, BMS מהווה גשר בין הסוללה למשתמש, מפקח על מצב הסוללה, מונע טעינת יתר ופריקת יתר של הסוללה ומבטיח בטיחות. BMS קובע את המצב של מערכת הסוללות כולה על ידי זיהוי כל תא בודד בחבילת הסוללות. BMS מתאים את מערכת הסוללות בהתאם למצב התא הבודד ומממש ניהול טעינה ופריקה כדי להבטיח פעולה בטוחה ויציבה.
Ⅱ: מדוע סוללות ליתיום צריכות BMS
סוללות ליתיום זקוקות להגנה, על פי המאפיינים של סוללות ליתיום. טעינה ופריקה מוגזמת תפגע בהרכב הכימי שבתוך הסוללה, תקצר
חיי הסוללה, ואף לגרום לתוצאות חמורות. טעינת יתר תגרום גם לסוללה להתחמם ולגרום לסכנות בטיחותיות כגון שריפה. כדי להבטיח בטיחות, השימוש בסוללות ליתיום צריך לעמוד בדרישות הבטיחות:
1. דרישות הגנה בסיסיות: הגנת טעינת יתר, הגנה מפני פריקת יתר;
2. חיזוק דרישות ההגנה: הגנה מפני זרם יתר, הגנה מפני טמפרטורה גבוהה, הגנה מפני טמפרטורה נמוכה, הגנה מפני קצר חשמלי, הגנת קוטביות הפוכה;
3. דרישות הרחבה: ביצועי איזון טובים, הפרש בלחץ נמוך, הפרש טמפרטורה נמוך;
לכן, נדרשת מערכת הגנה מיוחדת כדי לנטר את תקינות סוללת הליתיום ולנהל את פעולתה הרגילה. כדי להפחית עומס עבודה ועלות תחזוקה, ל-BMS יש את הפונקציה של הערכת תשלום, שיכולה לתפוס במדויק את מצב הטעינה. יחד עם זאת, ל-BMS צריכת חשמל נמוכה יותר כדי להפחית את תדירות התחזוקה ולהאריך את חיי השירות של סוללות ליתיום.
Ⅲ: תפקיד ה-BMS
סוללת ליתיום היא סוג של סוללה עם עתודת חשמל גדולה, והפופולריות בשוק ממשיכה לעלות. כמה סוחרים חסרי מצפון הכניסו לשוק סוללות מזויפות ועלולות. לסוללות ליתיום גרועות יש בעיות קריטיות רבות, ואף מתפוצצות עקב טעינת יתר ופריקת יתר, או עלולות להתפוצץ עקב קצר חשמלי במעגל הפנימי. עם זאת, תפקיד ה-BMS הוא להבטיח את הבטיחות של סוללות ליתיום. מארז סוללות ליתיום מורכב מסוללות ליתיום קטנות המחוברות במקביל. הנח לוחית מגן במרווח של סוללת הליתיום הפנימית כדי להפריד ביניהם.
לוח המגן עשוי מסיבי סיבי לא מוליכים, והחלק החיצוני מכוסה בשכבת שמן. כולם יודעים ששמן אינו מוליך, ולכן BMS יכול לבודד סוללות ליתיום כדי למנוע קצר חשמלי.
שנית, ל-BMS יש גם את הפונקציה למנוע טעינת יתר של הסוללה. כאשר ספק הכוח החיצוני טוען את הסוללה באופן רציף ומהיר, הכוח הפנימי של סוללת הליתיום מגיע לרמה מסוימת, וה-BMS ינתק אוטומטית את כוח הטעינה החיצוני. מתח חיצוני לא ימשיך להיכנס לסוללה. ל-BMS יש גם את הפונקציה למנוע פריקת יתר של סוללות ליתיום. כאשר סוללת הליתיום מתרוקנת יתר על המידה, ה-BMS יכול לחוש שתכולת הסוללה תשתנה, ולאחר מכן מנתקה במהירות את אספקת החשמל לפריקה כך שסוללת הליתיום לא תפרוק את כל החשמל.
לכן, אנו יכולים בעיקר לסכם את תפקידו של BMS כשלוש הנקודות הבאות:
1. להבטיח את בטיחות הסוללה ולהאריך את חיי הסוללה, שהוא תנאי הכרחי לסוללות ליתיום-יון;
2. הימנע מטעינת יתר, פריקת יתר, זרם יתר, קצר חשמלי וכו' של ערכת הסוללות, והימנע מלהצת סוללת הליתיום עקב כשל;
3. פונקציית שיווי משקל כדי להבטיח את היציבות של זרם פנימי וביצועים מעולים;
Ⅳ: פונקציות נוספות של BMS
מבנה דיאגרמת הטופולוגיה הנפוץ של BMS הוא שני בלוקים עיקריים: מודול הבקרה הראשי ומודול בקרת העבדים. הוא מורכב מיחידת עיבוד מרכזית, מודול רכישת נתונים, מודול זיהוי נתונים, מודול יחידת תצוגה, רכיב בקרה וכדומה. תקשורת מידע הנתונים בין מודולים מתממשת על ידי אימוץ טכנולוגיית CAN bus.
בהתבסס על הפונקציות של כל מודול, BMS יכול לממש ניטור בזמן אמת של פרמטרים כגון מתח, זרם וטמפרטורה של סוללות ליתיום. BMS יכול גם לבצע ניהול תרמי, ניהול אקווליזציה, זיהוי מתח גבוה ובידוד וכו' על הסוללה, ויכול להעריך את קיבולת הסוללה שנותרה, הספק הטעינה והפריקה, ומצב הטעינה (SOC) ומצב הבריאות (SOH) . ל-BMS טוב יש גם חיישן טמפרטורה שיכול לנטר את המתח של ערכת סוללות בודדת ולזהות סוללות בביצועים לא טובים.
לכן, אנו יכולים להסיק כי בנוסף לפתרון בעיות האבטחה הבסיסיות, עקרונות העבודה הנוספים של BMS הם כדלקמן:
1. פונקציית תקשורת-לקוחות צריכים לדעת את מידע מצב ההפעלה של ערכת הסוללות, RS232/RS485/CAN וכו';
2. 2. חישוב SOC (State Of Charge) / אומדן SOH;
3.פונקציית אזעקה - כאשר יש בעיה בסוללה, אתה צריך ליידע את הלקוח בזמן;
4. פונקציית הקלטה - עדיף להקליט את נתוני תהליך הריצה ההיסטוריים, כולל נתוני אזעקה וכו';
5. פונקציית אבחון תקלות - לוח ההגנה או מערכת הניהול צריכים להיות מסוגלים לאבחן אם יש בעיה;
6. פונקציית תצוגה-לקוחות יכולים לקרוא מידע ישירות ולהגדיר פרמטרים דרך מסך התצוגה;
7.פונקציית איזון - לפי המידע של הסוללה הבודדת, הפוך את הקיבולת של ערכת הסוללות קרובה ככל האפשר לתא הבודד הקטן ביותר;
