سیستم مدیریت باتری BMS ابزاری قدرتمند برای بهبود طول عمر باتری‌های سیستم خورشیدی است. سیستم مدیریت باتری BMS همچنین به اطمینان از ایمنی و قابلیت اطمینان باتری‌ها کمک می‌کند. در زیر توضیح مفصلی در مورد سیستم BMS و مزایایی که کاربران از آن بهره‌مند می‌شوند، آورده شده است.
نحوه عملکرد سیستم BMS
سیستم مدیریت باتری (BMS) برای باتری‌های لیتیومی از یک کامپیوتر و حسگرهای تخصصی برای تنظیم نحوه عملکرد باتری استفاده می‌کند. حسگرها دما، میزان شارژ، ظرفیت باتری و موارد دیگر را آزمایش می‌کنند. سپس یک کامپیوتر روی سیستم BMS محاسباتی را انجام می‌دهد که شارژ و دشارژ باتری را تنظیم می‌کند. هدف آن بهبود طول عمر سیستم ذخیره‌سازی باتری خورشیدی و در عین حال اطمینان از عملکرد ایمن و قابل اعتماد آن است.
اجزای سیستم مدیریت باتری
یک سیستم مدیریت باتری BMS شامل چندین جزء کلیدی است که برای ارائه عملکرد بهینه از باتری با هم کار می‌کنند. این اجزا عبارتند از:
شارژر باتری
یک شارژر، برق را با ولتاژ و نرخ جریان صحیح به باتری می‌رساند تا از شارژ بهینه آن اطمینان حاصل شود.
مانیتور باتری
مانیتور باتری مجموعه‌ای از حسگرها است که سلامت باتری‌ها و سایر اطلاعات حیاتی مانند وضعیت شارژ و دما را رصد می‌کند.
کنترل کننده باتری
کنترلر، شارژ و دشارژ باتری را مدیریت می‌کند و تضمین می‌کند که برق به طور بهینه وارد و از باتری خارج شود.
کانکتورها
این کانکتورها سیستم BMS، باتری‌ها، اینورتر و پنل خورشیدی را به هم متصل می‌کنند. این امر تضمین می‌کند که BMS به تمام اطلاعات سیستم خورشیدی دسترسی داشته باشد.
ویژگی‌های سیستم مدیریت باتری BMS
هر BMS برای باتری‌های لیتیومی ویژگی‌های منحصر به فرد خود را دارد. با این حال، دو ویژگی مهم آن محافظت و مدیریت ظرفیت باتری است. محافظت از باتری با تضمین حفاظت الکتریکی و حفاظت حرارتی حاصل می‌شود.
حفاظت الکتریکی به این معنی است که اگر از محدوده‌ی عملیاتی ایمن (SOA) تجاوز شود، سیستم مدیریت باتری خاموش می‌شود. حفاظت حرارتی می‌تواند تنظیم دمای فعال یا غیرفعال باشد تا باتری را در محدوده‌ی عملیاتی ایمن خود نگه دارد.
در مورد مدیریت ظرفیت باتری، سیستم مدیریت باتری (BMS) برای باتری‌های لیتیومی به گونه‌ای طراحی شده است که ظرفیت را به حداکثر برساند. اگر مدیریت ظرفیت انجام نشود، یک بسته باتری در نهایت بی‌فایده خواهد شد.
لازمه مدیریت ظرفیت این است که هر باتری در یک بسته باتری عملکرد کمی متفاوتی داشته باشد. این تفاوت‌های عملکردی بیشتر در میزان نشتی قابل توجه هستند. یک بسته باتری نو ممکن است عملکرد بهینه‌ای داشته باشد. با این حال، با گذشت زمان، تفاوت در عملکرد سلول‌های باتری افزایش می‌یابد. در نتیجه، می‌تواند منجر به آسیب به عملکرد شود. نتیجه، شرایط عملیاتی ناامن برای کل بسته باتری است.
به طور خلاصه، سیستم مدیریت باتری BMS شارژ را از سلول‌هایی که بیشترین شارژ را دارند، حذف می‌کند که از شارژ بیش از حد جلوگیری می‌کند. همچنین به سلول‌های کم‌شارژ اجازه می‌دهد جریان شارژ بیشتری دریافت کنند.
یک BMS برای باتری‌های لیتیومی همچنین بخشی یا تقریباً تمام جریان شارژ را در اطراف سلول‌های شارژ شده هدایت می‌کند. در نتیجه، سلول‌های کم‌شارژتر جریان شارژ را برای مدت طولانی‌تری دریافت می‌کنند.
بدون سیستم مدیریت باتری BMS، سلول‌هایی که ابتدا شارژ می‌شوند، به شارژ شدن ادامه می‌دهند که می‌تواند منجر به گرم شدن بیش از حد شود. در حالی که باتری‌های لیتیومی عملکرد بسیار خوبی دارند، اما هنگام عبور جریان بیش از حد، با مشکل گرم شدن بیش از حد مواجه می‌شوند. گرم شدن بیش از حد باتری لیتیومی عملکرد آن را به شدت کاهش می‌دهد. در بدترین حالت، می‌تواند منجر به خرابی کل باتری شود.
انواع BMS برای باتری‌های لیتیومی
سیستم‌های مدیریت باتری می‌توانند برای موارد استفاده و فناوری‌های مختلف، ساده یا بسیار پیچیده باشند. با این حال، هدف همه آنها مراقبت از باتری است. رایج‌ترین دسته‌بندی‌ها عبارتند از:
سیستم‌های مدیریت ساختمان متمرکز (BMS)
یک BMS متمرکز برای باتری‌های لیتیومی از یک سیستم مدیریت باتری BMS واحد برای بسته باتری استفاده می‌کند. همه باتری‌ها مستقیماً به BMS متصل هستند. مزیت اصلی این سیستم، جمع و جور بودن آن است. علاوه بر این، مقرون به صرفه‌تر است.
عیب اصلی آن این است که از آنجایی که همه باتری‌ها مستقیماً به واحد BMS متصل می‌شوند، برای اتصال به پک باتری به پورت‌های زیادی نیاز دارد. نتیجه آن سیم‌ها، کانکتورها و کابل‌کشی‌های زیاد است. در یک پک باتری بزرگ، این می‌تواند تعمیر و نگهداری و عیب‌یابی را پیچیده کند.
BMS ماژولار برای باتری‌های لیتیومی
مانند یک BMS متمرکز، سیستم ماژولار به بخش اختصاصی از باتری متصل است. واحدهای BMS ماژولار گاهی اوقات به یک ماژول اصلی متصل می‌شوند که عملکرد آنها را نظارت می‌کند. مزیت اصلی این است که عیب‌یابی و نگهداری ساده‌تر است. با این حال، نکته منفی این است که یک سیستم مدیریت باتری ماژولار هزینه بیشتری دارد.
سیستم‌های مدیریت هوشمند ساختمان (BMS) فعال
یک سیستم مدیریت باتری BMS فعال، ولتاژ، جریان و ظرفیت باتری را رصد می‌کند. از این اطلاعات برای کنترل شارژ و دشارژ سیستم استفاده می‌کند تا از عملکرد ایمن باتری اطمینان حاصل شود و این کار را در سطوح بهینه انجام می‌دهد.
سیستم‌های مدیریت ساختمان غیرفعال (BMS)
یک BMS غیرفعال برای باتری‌های لیتیومی، جریان و ولتاژ را کنترل نمی‌کند. در عوض، برای تنظیم نرخ شارژ و دشارژ باتری به یک تایمر ساده متکی است. اگرچه این سیستم کارایی کمتری دارد، اما هزینه تهیه آن بسیار کمتر است.
مزایای استفاده از سیستم مدیریت باتری BMS
یک سیستم ذخیره باتری می‌تواند شامل چند یا صدها باتری لیتیومی باشد. چنین سیستم ذخیره باتری می‌تواند ولتاژ نامی تا ۸۰۰ ولت و جریان ۳۰۰ آمپر یا بیشتر داشته باشد.
مدیریت نادرست چنین بسته ولتاژ بالایی می‌تواند منجر به فجایع جدی شود. به همین دلیل، نصب سیستم مدیریت باتری BMS برای کارکرد ایمن بسته باتری مهم است. مزایای اصلی BMS برای باتری‌های لیتیومی را می‌توان به شرح زیر بیان کرد:
عملیات ایمن
اطمینان از عملکرد ایمن برای یک باتری متوسط یا بزرگ ضروری است. با این حال، حتی دستگاه‌های کوچک مانند تلفن‌ها نیز در صورت عدم نصب سیستم مدیریت باتری مناسب، دچار آتش‌سوزی می‌شوند.
قابلیت اطمینان و طول عمر بهبود یافته
یک سیستم مدیریت باتری تضمین می‌کند که سلول‌های درون بسته باتری در پارامترهای عملیاتی ایمن استفاده شوند. نتیجه این است که باتری‌ها از شارژ و دشارژ تهاجمی محافظت می‌شوند، که منجر به یک سیستم خورشیدی قابل اعتماد می‌شود که می‌تواند سال‌ها خدمات قابل اعتمادی را ارائه دهد.
برد و عملکرد عالی
سیستم مدیریت باتری (BMS) به مدیریت ظرفیت واحدهای منفرد در بسته باتری کمک می‌کند. این سیستم تضمین می‌کند که ظرفیت بهینه بسته باتری به دست آید. سیستم مدیریت باتری (BMS) تغییرات در دشارژ خودکار، دما و فرسایش کلی را در نظر می‌گیرد، که در صورت عدم کنترل می‌تواند بسته باتری را بی‌فایده کند.
تشخیص و ارتباطات خارجی
سیستم مدیریت باتری (BMS) امکان نظارت مداوم و بلادرنگ بر روی باتری را فراهم می‌کند. بر اساس میزان مصرف فعلی، تخمین‌های قابل اعتمادی از سلامت باتری و طول عمر مورد انتظار آن ارائه می‌دهد. اطلاعات تشخیصی ارائه شده همچنین تضمین می‌کند که هرگونه مشکل اساسی قبل از اینکه به فاجعه تبدیل شود، در مراحل اولیه تشخیص داده شود. از نظر مالی، می‌تواند به برنامه‌ریزی مناسب برای جایگزینی باتری کمک کند.
کاهش هزینه‌ها در درازمدت
یک BMS علاوه بر هزینه بالای یک بسته باتری جدید، هزینه اولیه بالایی نیز دارد. با این حال، نظارت و محافظت حاصل از آن، کاهش هزینه‌ها را در درازمدت تضمین می‌کند.
خلاصه
سیستم مدیریت باتری BMS ابزاری قدرتمند و مؤثر است که می‌تواند به صاحبان سیستم‌های خورشیدی در درک نحوه عملکرد بانک باتری‌شان کمک کند. همچنین می‌تواند به تصمیم‌گیری‌های مالی صحیح کمک کند و در عین حال ایمنی، طول عمر و قابلیت اطمینان بسته باتری را بهبود بخشد. نتیجه این است که صاحبان BMS برای باتری‌های لیتیومی بیشترین بهره را از پول خود می‌برند.
