8 مبدأ عمل نظام إدارة المباني
1. جمع البيانات
يقوم BMS بجمع بيانات الحالة في الوقت الحقيقي لخلايا البطارية من خلال أجهزة استشعار مدمجة مثل أجهزة استشعار الجهد، وأجهزة الاستشعار الحالية، وأجهزة استشعار درجة الحرارة. تقوم المستشعرات بمراقبة الجهد والتيار ودرجة الحرارة لكل خلية بطارية للتأكد من أنها ضمن نطاق آمن.
2. تقدير الدولة
SOC (حالة الشحن): يستخدم BMS خوارزميات معينة (مثل عد كولوم، أو جهد الدائرة المفتوحة، أو خوارزمية الاندماج، وما إلى ذلك) لتقدير حالة شحن البطارية وتحديد سعة البطارية المتبقية الحالية.
SOH (الحالة الصحية): تحليل بيانات أداء البطارية (مثل السعة والمقاومة الداخلية وما إلى ذلك)، وتقييم الحالة الصحية للبطارية، وتحديد ما إذا كانت بحاجة إلى صيانة أو استبدال.
3. إدارة الشحن والتفريغ
التحكم في الشحن: أثناء عملية الشحن، يقوم BMS بضبط تيار الشحن واستراتيجية الشحن بناءً على معلومات SOC وSOH الخاصة بالبطارية لمنع الشحن الزائد والتأكد من شحن البطارية وفقًا لمنحنى شحن آمن.
التحكم في التفريغ: أثناء عملية التفريغ، يقوم نظام إدارة المباني (BMS) بمراقبة جهد البطارية والتيار لضمان عدم وجود ظاهرة التفريغ الزائد (أي أن جهد البطارية أقل من عتبة الأمان).
4. الإدارة المتوازنة
تأكد من أن الجهد والسعة لكل وحدة في حزمة البطارية متسقة، وسيقوم BMS بتنفيذ إدارة متوازنة:
التوازن السلبي: استهلاك الطاقة الزائدة من وحدات الجهد العالي من خلال المقاومات.
التوازن النشط: نقل الكهرباء الزائدة من وحدة إلى أخرى لتحقيق توازن أكثر كفاءة.
5. آلية الحماية
الحماية من الشحن الزائد: مراقبة جهد البطارية للتأكد من أنها لا تتجاوز عتبة الجهد المحددة أثناء الشحن.
الحماية من التفريغ الزائد: يكتشف جهد البطارية لمنعه من الانخفاض إلى ما دون الحد الآمن.
حماية من ماس كهربائى والتيار الزائد: عند اكتشاف ماس كهربائى أو تيار غير طبيعي، يتم قطع مصدر الطاقة بسرعة لحماية البطارية والمعدات.
حماية من درجة الحرارة الزائدة: مراقبة تغيرات درجة الحرارة وإيقاف عملية الشحن والتفريغ تلقائيًا عندما تتجاوز درجة الحرارة القيمة المحددة.
6. تسجيل البيانات وإتصالها
سيقوم BMS بتسجيل وتخزين بيانات المراقبة في الوقت الفعلي، ونقل البيانات إلى الأجهزة الخارجية (مثل أجهزة الشحن وأنظمة المراقبة وما إلى ذلك) من خلال واجهات الاتصال (مثل CAN وRS485 وما إلى ذلك) لتحقيق المراقبة والبيانات في الوقت الفعلي. تحليل.
7. واجهة المستخدم
عادةً ما يتم تجهيز BMS بواجهة مستخدم توفر عروضًا مرئية لحالة البطارية وسجل الشحن والتفريغ ومعلومات الأعطال وبيانات أخرى للمستخدمين لمراقبتها وإدارتها.
8. التحسين الذكي
يستخدم نظام إدارة المباني المتقدم أيضًا تقنيات مثل تحليل البيانات والتعلم الآلي لتحسين استراتيجيات الشحن والتفريغ بشكل مستمر، وتحسين أداء البطارية وعمرها.
9 BMS بنية ثلاثية المستويات
1. الطبقة الأساسية (طبقة الأجهزة): وحدات مراقبة خلايا البطارية (BCMUs) أو الوحدات التابعة:
أجهزة الاستشعار: بما في ذلك أجهزة استشعار الجهد، وأجهزة الاستشعار الحالية، وأجهزة استشعار درجة الحرارة، المسؤولة عن المراقبة في الوقت الحقيقي لحالة البطاريات الفردية.
وحدة التحكم: عادة ما تكون وحدة تحكم دقيقة (MCU) أو معالج إشارة رقمية (DSP)، تستخدم لمعالجة بيانات الاستشعار وأداء وظائف المراقبة والإدارة.
دائرة التوازن: دائرة موازنة سلبية أو نشطة تستخدم لضمان تناسق الطاقة بين خلايا البطارية.
دائرة الحماية: تشمل دوائر الحماية من الشحن الزائد والتفريغ الزائد والدائرة القصيرة ودوائر الحماية من درجة الحرارة الزائدة لضمان عمل البطارية ضمن نطاق آمن.
واجهة الاتصال: واجهة تستخدم للتواصل مع الأجهزة الخارجية مثل الشواحن والمحولات وأنظمة المراقبة مثل CAN وRS485 وUART وغيرها.
2. الوحدة الرئيسية للطبقة المتوسطة (طبقة التحكم) أو وحدة إدارة حزمة البطارية (BPMU):
معالجة البيانات: مسؤول عن المعالجة في الوقت الفعلي لبيانات المستشعر من الطبقة الأساسية، بما في ذلك حسابات SOC (حالة الشحن) وSOH (حالة الصحة).
إدارة التوازن: تنفيذ إستراتيجيات التوازن ديناميكيًا بناءً على حالة البطارية لضمان مستويات طاقة متوازنة بين كل خلية بطارية.
إدارة الشحن والتفريغ: التحكم في عملية الشحن والتفريغ لضمان التشغيل الآمن ضمن نطاق الشحن والتفريغ.
مراقبة السلامة: مراقبة حالة البطارية في الوقت الحقيقي، والاستجابة في الوقت المناسب للحالات غير الطبيعية المحتملة مثل الشحن الزائد، والتفريغ الزائد، والدوائر القصيرة، وما إلى ذلك.
بعد جمع المعلومات، يتواصل مع المستوى الثالث من خلال رابط اتصال، وغالبًا ما يستخدم طرق اتصال CAN أو Ethernet.
3. وحدة إدارة نظام طبقة التطبيقات العليا (طبقة المستخدم) (وحدة إدارة النظام) أو وحدة التحكم المركزية (CCU):
واجهة المستخدم: توفر واجهة سهلة الاستخدام تعرض الحالة والبيانات التاريخية ومعلومات الأعطال الخاصة بحزمة البطارية لمراقبة المستخدم وتشغيله.
تسجيل البيانات وتحليلها: تسجيل بيانات استخدام البطارية وإجراء تحليل البيانات وتقديم تقارير أداء البطارية وتوصيات الصيانة.
المراقبة والإدارة عن بعد: تتيح واجهات الشبكة المراقبة عن بعد، مما يسمح للمستخدمين بإدارة وصيانة حزم البطاريات من مواقع مختلفة.
10 نوع تكنولوجيا BMS
1. نظام إدارة المباني الموزع: دمج المراقبة والتحكم في كل خلية بطارية داخل خلية البطارية، ونقل المعلومات إلى وحدة التحكم الرئيسية من خلال بروتوكولات الاتصال. السمة هي أن كل خلية بطارية لديها نظام مراقبة وتحكم مستقل، وليس هناك حاجة لتبادل المعلومات بينهما. يتيح ذلك للنظام العمل بشكل طبيعي حتى في حالة تعطل خلية البطارية، مما يضمن عدم تأثر الأداء العام للنظام وتحسين موثوقيته.
2. نظام إدارة المباني المركزي: يتم مركزية مراقبة جميع خلايا البطارية والتحكم فيها في وحدة تحكم رئيسية، ويتم نقل المعلومات إلى وحدة التحكم الرئيسية من خلال بروتوكولات الاتصال. الميزة هي التكلفة المنخفضة، ولكن الموثوقية منخفضة نسبيًا لأنه إذا تعطلت وحدة التحكم الرئيسية، فقد يتسبب ذلك في حدوث خلل في النظام بأكمله.
3. نظام إدارة المباني المعياري: قم بتقسيم خلية البطارية إلى عدة وحدات، كل منها مزود بنظام مراقبة وتحكم مستقل، ونقل المعلومات إلى وحدة التحكم الرئيسية من خلال بروتوكولات الاتصال. يحقق نظام إدارة المباني المعياري التوازن بين التكلفة والموثوقية، وهو مناسب لأنظمة تخزين الطاقة ذات المقاييس المختلفة.
يتمتع كل نوع من أنظمة إدارة المباني بمزايا فريدة وسيناريوهات قابلة للتطبيق. يعد نظام إدارة المباني الموزع مناسبًا لأنظمة تخزين الطاقة واسعة النطاق نظرًا لموثوقيته العالية وسهولة صيانته وترقيته ومرونته الأكبر؛ يعد نظام إدارة المباني المركزي مناسبًا لأنظمة تخزين الطاقة صغيرة الحجم نظرًا لتكلفته المنخفضة؛ يوفر نظام إدارة المباني المعياري خيارًا متوازنًا بين التكلفة والموثوقية. مع تطور التكنولوجيا، ستركز تكنولوجيا BMS المستقبلية على تحسين قدرات المراقبة والتحكم في الوقت الفعلي، وتعزيز توحيد ووحدة بروتوكولات الاتصال لزيادة تعزيز سلامة وموثوقية أنظمة تخزين الطاقة.