نظام إدارة البطارية (BMS) تحليل اتجاه الصناعة

اتجاهات سوق نظام إدارة البطارية العالمي وتوقعات التطبيق 2023-2024

نظام إدارة البطارية (BMS) تعريف ووظائف أساسية

نظام إدارة البطاريات (BMS) هو نظام إلكتروني يستخدم لمراقبة وإدارة أداء البطاريات، والهدف الأساسي له هو ضمان التشغيل الآمن للبطاريات،تمديد عمر الخدمة وتحسين كفاءة استخدام الطاقة.

مراقبة حالة البطارية

اكتساب معايير البطارية في الوقت الحقيقي مثل الجهد والتيار ودرجة الحرارة وما إلى ذلك لتقييم حالة الصحة (SOC) والحياة المتبقية (SOH) للبطارية.

مراقبة الشحن والفراغ

التحكم بدقة في عملية الشحن والتفريغ وفقًا لحالة البطارية والطلب الخارجي لتجنب الإفراط في الشحن أو الإفراط في التفريغ وإطالة عمر البطارية.

إدارة متوازنة

توازن فرق الجهد بين خلايا البطارية بطريقة نشطة أو سلبية لمنع زيادة الشحن أو تفريغ خلايا البطارية الفردية.

إدارة الحرارة

يراقب درجة حرارة البطارية ويحافظ على درجة حرارة التشغيل المناسبة من خلال تبديد الحرارة أو تدابير التسخين لضمان أداء البطارية المستقر.

الحماية الأمنية

تعيين آليات حماية متعددة (مثل حماية التيار الزائد والجهد الزائد والدائرة القصيرة) لاتخاذ تدابير في الوقت المناسب لمنع تلف البطارية في ظل ظروف غير طبيعية.

تسجيل البيانات والاتصالات

سجل البيانات التاريخية لتشغيل البطارية وتبادل البيانات مع الأنظمة الأخرى من خلال واجهة الاتصال لتحقيق المراقبة والإدارة عن بعد.

اتجاهات صناعة أنظمة إدارة البطارية 2023-2024

الاندماج العميق للذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي

• أنظمة إدارة البطارية (BMS) تحقق الصيانة التنبؤية والتحكم التكيفي من خلال تقنيات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي.الخوارزميات القائمة على التعلم العميق يمكن أن تتوقع بدقة أكبر حالة الصحة (SOH) والقدرة المتبقية (SOC) للبطارية، وبعض شركات صناعة السيارات قد أطلقت BMS مع قدرات التعلم الذاتي التي يمكن أن تعدل ديناميكيا استراتيجيات الإدارة على أساس عادات القيادة والظروف البيئية.
• الذكاء الاصطناعي يمكنه أيضاً تحسين استراتيجيات الشحن والتفريغ لتمديد عمر البطارية بأكثر من 20%وسيدعم نظام BMS التشخيص الذكي واتخاذ القرارات طوال دورة حياة البطارية.

التطبيق الرائد لتكنولوجيا BMS اللاسلكية

• تكنولوجيات الاتصالات اللاسلكية (مثل Zigbee و Bluetooth) تحل تدريجيا محل الحبال السلكية التقليدية، مما يقلل من تعقيد النظام ويزيد من المرونة.اعتماد نظام BMS اللاسلكي من قبل Wuling Automobile قد خفض عدد أجهزة المراقبة بنسبة 90٪، وخفضت بشكل كبير معدل الفشل من خلال مراقبة لاسلكية في الوقت الحقيقي لحالة خلايا البطارية.
• بالإضافة إلى ذلك ، يدعم نظام BMS اللاسلكي المراقبة عن بعد وترقية OTA ، وهو مناسب لأنظمة تخزين الطاقة الموزعة ،ويمكن دمجها مع منصة السحابة لتحقيق تحسين عالمي لبيانات البطارية.

الابتكارات المتعددة الأبعاد في تكنولوجيا إدارة الحرارة

استجابةً لخطر الهروب الحراري في بطاريات كثافة الطاقة العالية، تطورت تكنولوجيا إدارة الحرارة في BMS نحو التبديد الحراري متعدد الأبعاد النشط.الحالات النموذجية تشمل:

• مزيج من مواد تغيير المراحل وتبريد السائل: على سبيل المثال،لوحة التبريد السائل + برنامج تبديد الحرارة المادة تغيير المرحلة التي وضعتها نينغدي تايمز يمكن أن تتحكم في فرق درجة حرارة البطارية في غضون ± 2 °C.
• تصميم الهيكل البيوني: شبكة تبديد الحرارة ثلاثية الأبعاد لـ Wuling تعزز معدل تدفق المبرد وتدعم استقرار درجة الحرارة تحت الشحن السريع المستمر.
• تكنولوجيا فصل الحرارة والطاقة: تحويل حرارة الفضلات إلى طاقة التدفئة في المقصورة لتحسين تدهور النطاق الشتوي.

شعبية الهندسة المعمارية الوحيدة والموزعة

• تعد الطوبولوجيات المندمجة ، مثل حل رقاقة MC33771 من NXP ، هي بنية BMS الأسرع نمواً بسبب قوتها الحسابية العالية وسلامتها وغياب أجهزة الأسلاك المعقدة.الهندسة المعمارية الموزعة، من ناحية أخرى، تحسين سرعة الاستجابة من خلال وحدات التحكم المحلية، وهي مناسبة بشكل خاص لأنظمة تخزين الطاقة على نطاق واسع ومجموعات بطاريات المركبات التجارية.
• على سبيل المثال ، تستخدم Ningde Times نظام BMS موزع لعزل الأخطاء في ملي ثانية في مشاريع تخزين الطاقة الخاصة بها.

التكامل بين الأنظمة والتفاعل بين المركبة والشبكة (V2G)

• يتم دمج BMS بعمق مع نظام نقل السيارات وأنظمة إدارة الطاقة لتشكيل منصة شاملة لإدارة الطاقة.يتم ربط نظام BMS من تيسلا بجهاز تحكم المركبة (VCU) لتحديد طاقة بطارية المخرج المسبقة بناءً على بيانات الملاحة.
• في الوقت نفسه، تكنولوجيا المركبة إلى الشبكة (V2G) تحقق تبادل الطاقة في الاتجاهين على الشبكة من خلال BMS،مثل محطة تبادل الطاقة في أزهرا التي تغذي الطاقة الزائدة إلى الشبكة لتحسين استقرار الشبكة.

التحدي التقني

• قابلية التكيف مع بطارية الحالة الصلبة: يواجه نظام BMS الحالي صعوبة في التكيف مع خصائص بطارية الحالة الصلبة الجديدة.
• التوافق الكيميائي المتعدد: تتطلب مواد البطارية المختلفة استراتيجيات إدارة مختلفة.
• أمن الشبكة: منع التلاعب ببيانات BMS والهجمات الخبيثة