Μπορούν οι μπαταρίες να διαρκέσουν περισσότερο από ό,τι συνήθως;

Ένα σύστημα διαχείρισης μπαταρίας είναι ενσωματωμένο σε μια συσκευή για την παρακολούθηση και τη βελτιστοποίηση της υγείας και της απόδοσης της μπαταρίας.

Οι μπαταρίες κυκλοφορούν εδώ και αρκετό καιρό και με την εξέλιξη και τη «συμπύκνωση» της τεχνολογίας, ακόμη και οι συσκευές με τη μεγαλύτερη ένταση ενέργειας θέλουν να μεταβούν σε ασύρματες επαναλήψεις. Σήμερα, οι μπαταρίες δεν περιορίζονται πλέον σε μικρά κελιά που κουμπώνετε στο πίσω πλαίσιο των φορητών συσκευών. προχωρούν προς την τροφοδοσία πολύ μεγαλύτερων συσκευών που απαιτεί ο σύγχρονος κόσμος.

Τα φορητά ηλεκτρονικά είναι η νέα μανία και τα πακέτα μπαταριών εξυπηρετούν μια σημαντική λειτουργία σε αυτή τη μετατόπιση (Πιστωτική φωτογραφία :Sergii Chernov/Shutterstock)

Κυψέλη έναντι μπαταρίας

Ένα στοιχείο είναι μια ενιαία συσκευή στην οποία παράγεται ηλεκτρισμός από μια χημική αντίδραση. Μια συλλογή τέτοιων κυψελών είναι γνωστή ως μπαταρία. Εξωτερικά, μια μπαταρία μπορεί να μοιάζει με πολύ μεγάλη κυψέλη, αλλά στην πραγματικότητα είναι μια σειρά από κελιά συνδεδεμένα όλα μαζί.

Οι μπαταρίες χρησιμοποιούνται σε μέρη όπου η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας είναι υψηλή, όσον αφορά την τάση, το ρεύμα ή ακόμα και τη διάρκεια για την οποία πρέπει να τροφοδοτούνται.

Μπαταρίες και μονάδες μπαταριών

Ακόμη και τα πιο ενεργοβόρα ηλεκτρονικά συστήματα σχεδιάζονται τώρα για να είναι φορητά. Σε τέτοια σενάρια, οι μπαταρίες δεν μπορούν πλέον να είναι παθητικά εξαρτήματα που απλώς παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια. Πρέπει να συντονίζονται ενεργά με άλλα μέρη του συστήματος και να παρέχουν στους χρήστες χρήσιμες πληροφορίες.

Ως εκ τούτου, οι μπαταρίες συνδέονται με λογισμικό, και μερικές φορές, το δικό τους σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας και στη συνέχεια ενοποιούνται σε ένα περίβλημα. Μια τέτοια μονάδα είναι γνωστή ως πακέτο μπαταριών. Όταν η μπαταρία είναι μεγάλη, οι μπαταρίες είναι διατεταγμένες σε μικρότερες και εύκολα επισκευάσιμες μονάδες που ονομάζονται μονάδες.

Σύστημα διαχείρισης μπαταρίας (BMS)

Ένα σύστημα διαχείρισης μπαταρίας αποτελείται από υλικό και λογισμικό προγραμματισμένο για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης της μπαταρίας (Photo Credit :Lipik Stock Media/Shutterstock)

Όπως και με οτιδήποτε άλλο, η μακροζωία μιας μπαταρίας εξαρτάται από το πόσο καλά χρησιμοποιείται σε όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής της. Δεδομένου ότι οι μπαταρίες από μόνες τους δεν μπορούν να κάνουν πολλά περισσότερα από το να παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα, συνδέονται με ένα ηλεκτρονικό chipset με ενσωματωμένο λογισμικό. Αυτό το σύστημα είναι γνωστό ως σύστημα διαχείρισης μπαταρίας και είναι υπεύθυνο για την παρακολούθηση και τη βελτίωση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας.

Τι παρακολουθεί το BMS;

Με απλά λόγια, το σύστημα διαχείρισης μπαταρίας παρακολουθεί την κατάσταση φόρτισης και τη συνολική υγεία της μπαταρίας. Αυτό γίνεται διασφαλίζοντας ότι όλες οι μπαταρίες εντός της συσκευασίας φορτίζονται και εξαντλούνται βέλτιστα από τη χρήση (αποφορτισμένες), χωρίς καμία μονάδα να αναλαμβάνει περισσότερο φορτίο από τις άλλες.

Η κατάσταση φόρτισης εκφράζεται ως ο λόγος της τρέχουσας φόρτισης προς τη μέγιστη χωρητικότητα φόρτισης μιας μπαταρίας (Photo Credit :Illus_man/Shutterstock)

Η κατάσταση φόρτισης (SOC) μιας μπαταρίας αναφέρεται στην τρέχουσα χωρητικότητά της να συγκρατεί τη φόρτιση ως ποσοστό της ονομαστικής χωρητικότητάς της. Το μέγιστο SOC μιας μπαταρίας μειώνεται με την πάροδο του χρόνου, γεγονός που μειώνει την ποσότητα φόρτισης που μπορεί να κρατήσει. Ομοίως, η κατάσταση υγείας (SOH) είναι ο λόγος της μέγιστης χωρητικότητας φόρτισης της μπαταρίας προς τη χωρητικότητα φόρτισης μιας νέας μπαταρίας παρόμοιων προδιαγραφών. Επίσης, εάν υπάρχει κάποιο σφάλμα στη συσκευή που χρησιμοποιεί την μπαταρία, το BMS την προστατεύει αποσυνδέοντάς την από την υπέρταση, απομονώνοντάς την έτσι από πιθανή ζημιά.

Στοιχεία του BMS

Τα συστήματα διαχείρισης μπαταριών είναι πολύπλοκες ηλεκτρονικές αρχιτεκτονικές που μπορούν να αποσυντεθούν σε μικρότερα «δομικά στοιχεία», το καθένα σχεδιασμένο να εξυπηρετεί την μπαταρία με κάποιο τρόπο.

Οι μπαταρίες αποτελούνται από μεμονωμένες κυψέλες ιόντων λιθίου που παρακολουθούνται κεντρικά από το BMS (Photo Credit :ChocoLatePhoto/Shutterstock)

Στοιχεία και λειτουργίες του BMS

Η σύνθετη αρχιτεκτονική BMS αποτελείται από διάφορα στοιχεία. Περιλαμβάνει μια οθόνη παρακολούθησης θερμοκρασίας, μια οθόνη παρακολούθησης τάσης και μια οθόνη φόρτισης. Αυτά παρέχουν πληροφορίες σχετικά με τη θερμοκρασία της μπαταρίας, την κατάσταση της υγείας και τη φόρτιση, αντίστοιχα. Χρησιμοποιείται από το FET απομόνωσης μπαταρίας (τρανζίστορ εφέ πεδίου) για τον έλεγχο της ροής του ρεύματος εντός της μπαταρίας.

Ενώ τα επιμέρους στοιχεία ενός BMS δίνουν κάποια εικόνα για το πώς λειτουργεί, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε γιατί χρειάζεται καθόλου ένα BMS. Εξάλλου, εξακολουθούν να είναι το νέο παιδί στο μπλοκ… οι μπαταρίες χρησιμοποιούνται εδώ και δεκαετίες!

1. Ασφάλεια :Όταν οι μπαταρίες παράγουν περισσότερη θερμότητα από χημικές αντιδράσεις από όση μπορούν να εξαερώσουν, μπορεί να προκληθούν καταστροφικές εκρήξεις, με αποτέλεσμα την πυρκαγιά. Το BMS βοηθά να αποφευχθεί αυτό αποτρέποντας τη ροή υπερβολικού ρεύματος μέσω της μπαταρίας όταν οι θερμοκρασίες είναι υψηλότερες.
2. Βελτιστοποίηση απόδοσης :Το BMS εκκινεί διαδικασίες εξισορρόπησης κυψελών όταν διάφορα κελιά στη συσκευασία βρίσκονται σε διαφορετικές καταστάσεις φόρτισης. Αυτό εμποδίζει την πλήρη αποφόρτιση των κυψελών χαμηλότερης χωρητικότητας, καθώς τα αντίστοιχα υψηλότερης χωρητικότητας μεταφέρουν το φορτίο τους για να επιτύχουν ισορροπία. Ομοίως, η υπερφόρτιση κυψελών χαμηλής χωρητικότητας αποτρέπεται με το να «χυθεί» η επιπλέον φόρτιση στις κυψέλες μεγαλύτερης χωρητικότητας.
3. Παρακολούθηση υγείας μπαταρίας :Η υγεία της μπαταρίας παρακολουθείται συγκρίνοντας την απόδοση μιας μπαταρίας σήμερα με την απόδοση της όταν ήταν καινούργια. Αυτή η συγκριτική αξιολόγηση καθορίζει την πτώση της απόδοσης της μπαταρίας με τη χρήση με την πάροδο του χρόνου. Με τη βέλτιστη λειτουργία των μπαταριών στους κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης, το BMS διασφαλίζει τη μεγιστοποίηση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας.

Ένα BMS προστατεύει από καταχρηστικά σχήματα φόρτισης, μειώνοντας τον κίνδυνο θερμικής διαφυγής, που συνήθως θεωρείται ως πρήξιμο της μπαταρίας, εκρήξεις και πυρκαγιά (Πιστωτική φωτογραφία :wk1003mike/Shutterstock)

Μπορούν οι μπαταρίες να διαρκούν περισσότερο;

Όταν χρησιμοποιείτε μπαταρίες με πιο παραδοσιακό τρόπο, υπάρχει πάντα χώρος για αβεβαιότητα. Ωστόσο, η προσθήκη ενός BMS αλλάζει τον τρόπο φόρτισης και αποφόρτισης των μπαταριών. Αυτό βοηθά στη διασφάλιση ότι οι μπαταρίες δεν αντιμετωπίζουν υπερφόρτωση, γεγονός που μειώνει τη διάρκεια ζωής τους.

Αλλά αν το BMS βελτιώνει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας, γιατί δεν χρησιμοποιούν όλες οι συσκευές ένα τέτοιο σύστημα;

Ο μεγαλύτερος λόγος είναι το κόστος της προσθήκης ενός BMS, το οποίο θα υπερέβαινε κατά πολύ το κόστος της απλής αντικατάστασης των μπαταριών, καθιστώντας μια τέτοια στρατηγική αντιοικονομική. Ένα BMS χρησιμοποιείται συνήθως σε συσκευές που χρησιμοποιούν πακέτα μπαταριών, όπου το κόστος της μπαταρίας αποτελεί σημαντικό ποσοστό της συνολικής συσκευής. Αυτοί οι τύποι συσκευών είναι επίσης ακριβοί, δικαιολογώντας το κόστος της μονάδας BMS.

Έτσι, παρόλο που το όνομα BMS μπορεί να μην κυκλοφορήσει τυχαία σύντομα, τουλάχιστον θα ξέρετε τι συμβαίνει μέσα στην μπαταρία του επόμενου ηλεκτρικού αυτοκινήτου που θα δείτε!