מערכת ניהול סוללות
מערכת ניהול סוללות (Battery Management System – BMS) היא התקן אלקטרוני לניהול סוללה חשמלית או מארז סוללות. המערכת מנטרת את מצב הסוללה, מחשבת נתוני משנה, מדווחת עליהם, מגנה על הסוללה, שולטת בתנאי הסביבה ומבצעת איזון בין התאים. בנוסף, היא עשויה לספק דיווחים באמצעות נוריות, מסך תצוגה או תקשורת נתונים – קווית או אלחוטית.
פונקציות
מעקב
מערכת ניהול סוללות עשויה לנטר את מצב הסוללה באמצעות פרמטרים שונים, כגון:
- מתח חשמלי – המתח הכולל של המארז, המתח בין נקודות ביניים (taps), או המתח של תאים בודדים
- טמפרטורה – הטמפרטורה הממוצעת, טמפרטורת האוויר הנכנס או הנפלט, או טמפרטורות של תאים בודדים
- מצב הטעינה (State of Charge) או עומק הפריקה (Depth of Discharge) – מדד לרמת הטעינה הנוכחית
- תקינות הסוללה
- זרימת אוויר – לשליטה על טמפרטורת הסוללה וסביבתה (עבור סוללות הדורשות קירור פעיל)
- זרם חשמלי
בנוסף, מערכת BMS עשויה לחשב ערכים הנגזרים מהנתונים לעיל, כגון:
- הזרם החשמלי המרבי המותר, לצורך הגבלת הזרם בעת טעינה ופריקה
- סך האנרגיה שסיפקה הסוללה מאז ייצורה
- סך זמן הפעולה של הסוללה מאז ייצורּה
- יתרת האנרגיה הזמינה עד הצורך בטעינה מחדש
הגנה
מערכת BMS יכולה להגן על הסוללה ולשפר את אורך חייה באמצעות הפעלה בתוך תחום פרמטרים מוגדרים – בעיקר זרם, מתח, טמפרטורה ולעיתים גם לחץ – תוך שמירה עליהם בטווחים בטוחים.
המערכת עשויה למנוע פעולה בתנאים החורגים מסביבת ההפעלה הבטוחה, כגון:
- מצב של זרם יתר (Overcurrent)
- מצב של מתח יתר (Overvoltage) במהלך טעינה
- מצב של מתח חסר (Undervoltage) במהלך פריקה – חשוב במיוחד עבור סוללות ליתיום-יון ולחלק מסוגי עופרת-חומצה
- מצב של חום יתר (Overheating)
- מצב של חום נמוך מדי (Undercooling)
- מצב של לחץ יתר (במיוחד בסוללות NiMH)
מערכת BMS יכולה למנוע פעולה מחוץ לתחום הבטוח באמצעות:
- הפעלה של מפסק פנימי (כגון ממסר או מתג מצב מוצק) לניתוק המעגל בעת חריגה
- שליחת בקשה להתקנים שאליהם מחוברת הסוללה להפחתת צריכת הזרם או להפסקת פעילות
- בקרה על טמפרטורת הסביבה (לדוגמה באמצעות מאווררים או מערכות קירור)
מיטוב
כדי למקסם את יעילות הסוללה ולמנוע תת־טעינה (Undercharge) או טעינת יתר (Overcharge), מערכת BMS פעילה מבטיחה שכל התאים המרכיבים את הסוללה יישמרו במצב טעינה מאוזן.
האיזון יכול להתבצע בדרכים שונות:
- פיזור עודפי אנרגיה מתאים טעונים מדי, למשל על ידי חיבורם לעומס חשמלי (באמצעות ווסת פסיבי)
- העברת אנרגיה (Shuffling) מתאים טעונים יותר לתאים טעונים פחות – באמצעות מעגלי איזון (Balancers)
- הפחתת זרם הטעינה לרמה נמוכה שתאפשר לתאים הפחות טעונים להמשיך להיטען, מבלי לפגוע בתאים שכבר הגיעו לטעינה מלאה
טופולוגיה
המונח "טופולוגיה" מתאר את אופן סידור הבקרים והחיבורים בין התאים לבין מערכת הניהול. מערכות BMS נבדלות זו מזו במורכבותן וביכולותיהן, וקיימות מספר רמות ודרכי יישום:
- בקרים פסיביים – מעגלים פשוטים העוקפים תא ברגע שמתחו מגיע לערך מסוים, וכך מאפשרים איזון בין התאים
- בקרים אקטיביים – ווסתים חכמים (Regulators) המעבירים או מחלקים אנרגיה בין תאים לפי הצורך, לצורך איזון מדויק יותר
- מערכת BMS מלאה – מספקת דיווח מפורט על מצב הסוללה (לתצוגה או למערכת ניהול חיצונית), וגם מגנה עליה בפועל
טופולוגיות BMS נחלקות בדרך כלל לשלוש קטגוריות עיקריות:
- מרוכזת (Centralized) – בקר יחיד מחובר ישירות לכל התאים באמצעות ריבוי חוטים; זולה יחסית, אך מורכבת מבחינת חיווט ופחות ניתנת להרחבה
- מבוזרת (Distributed) – כרטיס BMS מותקן בכל תא בנפרד, עם כבל תקשורת יחיד לבקר הראשי; קלה להתקנה והרכבה "נקייה", אך יקרה יותר
- מודולרית (Modular) – כמה בקרים, שכל אחד מנהל קבוצת תאים, ומתקשרים ביניהם ליצירת מערכת כוללת; מהווה פשרה בין שתי הגישות הקודמות, ומאזנת בין עלות, פשטות והרחבה
שגיאות פרמטריות בתבנית:מיון ויקיפדיה
שימוש בפרמטרים מיושנים [ דרגה ] מערכת ניהול סוללות22838285