BMS مقابل مراقب الشحن: الاختلافات الرئيسية ولماذا تحتاج إلى كليهما

 
فهم أدوارهما في سلامة البطارية وكفاءتها

مقدمة: دوران حاسمان في إدارة البطارية

التعاريف الأساسية والمقارنة الوظيفية

1نظام إدارة البطارية: "المخ الذكي للبطاريات"

نظام التحكم الإلكتروني (BMS) هو نظام تحكم إلكتروني متكاملمراقبة الوقت الحقيقي، والحماية، والتوازن، وتحسين الأداءأهم الوظائف تشمل:

- مراقبة على مستوى الخليةقياس دقة عالية لجهد الخلية الفردية، والتيار، ودرجة الحرارة (دقة ± 1mV) لمنع الإفراط في الشحن، الإفراط في التفريغ، والإفراط في الحرارة.
- توازن الخلايا:يزيل عدم توازنات فولتاج الخلية عن طريق التوازن السلبي (على أساس المقاومة) أو النشط (على أساس المحفز / المكثف) ، مما يطيل عمر البطارية.
- حماية السلامة:أجهزة حماية متعددة الطبقات (تفوق التيار الحالي، والدائرة القصيرة، ومنع الهروب الحراري) مع أوقات استجابة منخفضة تصل إلى 300μs.
- تقديرات الدولة:حساب دقيق لـ SOC (حالة الشحن) و SOH (حالة الصحة) مع خطأ ≤ ± 3 ٪.
التطبيقات النموذجية:المركبات الكهربائية، أنظمة تخزين الطاقة، المعدات الصناعية، وغيرها من السيناريوهات عالية التعقيد.

2. مُراقب الشحنة: "مُراقب تدفق الطاقة"

ويركز مراقب الشحن علىإدارة نقل الطاقة بين مصدر الطاقة والبطارياتوتشمل الوظائف الرئيسية:

- تحكم عملية الشحن:يقوم بتعديل منحنيات الشحن (مراحل التيار الثابت / الجهد) بناءً على كيمياء البطارية (على سبيل المثال ، حمض الرصاص مقابل الليثيوم).
- حماية الزيادة:يقطع الشحن عند الوصول إلى عتبات الجهد (على سبيل المثال ، شحن عائم 14.4 فولت للبطاريات الحمضية الرصاصية).
- إدارة مصدر المدخلات:يتكيف مع الألواح الشمسية، الطاقة الشبكة، الخ، ويمنع التيار العكسي.
التطبيقات النموذجية:أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة، أجهزة UPS الصغيرة، الإلكترونيات الاستهلاكية، وحالات الشحن من مصدر واحد.

الاختلافات التقنية

1النطاق الوظيفي

- (بي إم إس)يدير دورة حياة البطارية بأكملها، بما في ذلك التحكم في الشحن / الفراغ، وإدارة الحرارة، وتشخيص الأخطاء، وتواصل البيانات (على سبيل المثال، حافلة CAN).
- مراقب الشحنة:فقط ينظم مراحل الشحن و يفتقر إلى قدرات لمراقبة التفريغ أو تحليل حالة البطارية.

2التعقيد التقني

- (بي إم إس)يتعامل مع أنظمة متعددة الخلايا المعقدة (على سبيل المثال ، 14S-20S الإعدادات عالية الجهد) ويدعم ميزات متقدمة مثل شهادة ASIL-D للسلامة الوظيفية والصيانة التنبؤية القائمة على الذكاء الاصطناعي.
- مراقب الشحنة:تم تصميمها عادةً لأنظمة الخلية الواحدة أو الأنظمة المنخفضة الجهد مع بنيات أبسط (مثل PWM أو MPPT التحكم).

3آليات السلامة

- (بي إم إس)الحماية المتعددة الطبقات (مثل الإيقاف التلقائي عند > 60 درجة مئوية ، التوازن الناجم عن عدم توازن الجهد).
- مراقب الشحنة:حماية ذات طبقة واحدة (على سبيل المثال، قطع الجهد الزائد) دون مراقبة على مستوى الخلية.

حالات الاستخدام التعاوني

الحالة 1: نظام تخزين الطاقة الشمسية

- مراقب الشحنة:يدير كفاءة شحن الألواح الشمسية إلى البطارية ويمنع الإفراط في الشحن.
- (بي إم إس)يراقب صحة بطارية البطارية، يوازن فولتات الخلية، ويمدد عمر بطارية الليثيوم.

الحالة 2: محطة شحن للسيارات الكهربائية

- مراقب الشحنة:ينظم تيار دخول الشبكة لتتناسب مع احتياجات شحن المركبات.
- (بي إم إس)يحمي مجموعة البطارية في الوقت الحقيقي ويحسن استراتيجيات الشحن (على سبيل المثال ، التسخين المسبق في درجة حرارة منخفضة ، وتعديلات الشحن السريع الديناميكية).

اختيار الحل الصحيح: هل تحتاج إلى كليهما؟

- أنظمة بسيطة (مثل مصابيح شمسية صغيرة):مراقب الشحنة وحده كاف
- أنظمة معقدة (مثل تخزين الطاقة المنزلية، EVs):نظام BMS إلزامي ، مع جهاز تحكم الشحن كمكون مكمل.

اتجاهات الصناعة: التكامل الذكي

  
- (بي إم إس)التطور نحو الإدارة القائمة على السحابة (على سبيل المثال، بنية "المركبة + السحابة" من بوش) للتشخيص الصحي عن بعد.
- مراقب الشحنة:دمج خوارزميات MPPT لزيادة الكفاءة ولكن لا يزال غير قادر على استبدال إدارة BMS متعدد الأبعاد.

الاستنتاج: مكملة وليس قابلة للتبادل

يقدم نظام BMS ومراقبي الشحن أدواراً متميزة: الأول هو "حارس الصحة" الشامل، بينما الأخير هو "حارس الطاقة" المركز.حلول طاقة أكثر كفاءة.