مجموعة البطارية، وهي عبارة عن مجموعة من خلايا البطارية المنظمة كهربائيًا في تكوين مصفوفة صفًا بعمود، تخضع لسيطرة نظام إدارة البطارية (BMS)، وهي قطعة من التكنولوجيا مصممة لـ توفير نطاق مستهدف من الجهد والتيار لفترة زمنية محددة مقابل سيناريوهات التحميل المتوقعة.
غالبًا ما يوفر نظام إدارة البطاريات الإشراف التالي:
- العناية بالبطارية
- حماية البطاريات
- تحديد تقدير الحالة التشغيلية للبطارية
- تحسين أداء البطارية بشكل مستمر
- تحديث الأجهزة الخارجية حول الحالة التشغيلية
على الرغم من أن مصطلح "البطارية" في هذا السياق يشير إلى الحزمة بأكملها، إلا أن ميزات المراقبة والتحكم تُستخدم بشكل خاص تشير إلى خلايا فردية أو مجموعات من الخلايا المعروفة باسم الوحدات النمطية في مجموعة البطارية الإجمالية.
مع أقصى كثافة للطاقة، أيونات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن تُعدّ الخلايا الخيار الأمثل لبطاريات مجموعة واسعة من السلع الاستهلاكية، من أجهزة الكمبيوتر المحمولة إلى السيارات الكهربائية. ورغم أدائها الممتاز، إلا أنها قد تكون غير مُرضية إذا استُخدمت خارج نطاق ضيق نسبيًا. منطقة تشغيل آمنة (SOA)، مع نتائج يمكن أن تتراوح من إضعاف أداء البطارية إلى نتائج ضارة بشكل خطير.
كيف يعمل نظام إدارة البطارية؟
لا شك أن وصف وظيفة نظام إدارة البطاريات صعب، وقد يتطرق تعقيده العام ونطاق الإشراف عليه إلى مجموعة متنوعة من التخصصات، بما في ذلك الكهربائية والرقمية والتحكمية والحرارية والهيدروليكية.
لا توجد معايير محددة مسبقًا أو محددة يجب اتباعها في أنظمة إدارة البطاريات. عادةً ما يرتبط مدى تصميم التكنولوجيا والميزات المستخدمة فعليًا بما يلي:
- سعر حزمة البطارية وتعقيدها وحجمها
- استخدام البطارية وأي مشاكل تتعلق بالسلامة والمتانة والضمان
- متطلبات الاعتماد من التشريعات الحكومية المختلفة حيث توجد عواقب مالية شديدة لعدم تنفيذ تدابير السلامة الوظيفية المقبولة.
تُعد إدارة حماية حزمة البطاريات وإدارة السعة عنصرين أساسيين في تصميم نظام إدارة البطاريات (BMS)، من بين العديد من العناصر الأخرى. سنتناول هنا كيفية عمل هاتين الميزتين. الحماية الكهربائية، والتي تعني منع تلف البطارية من التعرض للتلف بسبب الاستخدام خارج نطاق SOA الخاص به، والحماية الحرارية، والتي تتضمن تنظيم درجة الحرارة بشكل سلبي و/أو نشط للحفاظ على الحزمة أو إدخالها في SOA، هما المجالان الرئيسيان لإدارة حماية حزمة البطارية.
اقرأ أيضا: ما هو التوفير السنوي للطاقة الشمسية؟
ما هي إدارة الشحنة في نظام إدارة المباني (BMS)؟
مما لا شك فيه أن إحدى أهم فوائد أداء البطاريات التي يقدمها نظام إدارة البطاريات (BMS) هي تعظيم سعة حزمة البطاريات. قد تفقد حزمة البطاريات قيمتها في نهاية المطاف إذا أُهملت هذه الصيانة. فمجموعة البطاريات (مجموعة الخلايا المتسلسلة) ليست متساوية تمامًا، وتختلف بطبيعتها في معدلات التسرب أو التفريغ الذاتي، وهذا هو أساس المشكلة.
التسرب هو سمة كيميائية للبطارية وليست مشكلة في الشركة المصنعةمع ذلك، إحصائيًا، قد يتأثر ذلك باختلافات طفيفة في عملية التصنيع. قد تتضمن حزمة البطارية خلايا متطابقة في البداية، ولكن مع مرور الوقت، يتناقص التشابه بين الخلايا بشكل أكبر، ليس فقط نتيجة التفريغ الذاتي، بل أيضًا نتيجة دورات الشحن والتفريغ، وارتفاع درجات الحرارة، والشيخوخة الطبيعية.
