كوسيلة للحماية، تتطلب معظم أنظمة بطاريات الليثيوم من أي جهد سلسلة تقريبًا نظام إدارة البطارية (BMS) للحفاظ على ظروف تشغيل الخلية ضمن الحدود. يمكن أن تتراوح هذه الأمور من حيث التعقيد من مجرد موازنة الخلايا إلى تلك التي تراقب جهد الخلية؛ درجة حرارة الخلية والتيار؛ ومن خلال استخدام مفاتيح أو مرحلات أشباه الموصلات، سيتم فصل حزمة البطارية عن UPS إذا تجاوز أي من المتغيرات المراقبة حدود التشغيل الخاصة بها.

عند توصيل نظام بطارية الليثيوم بجهاز UPS ، من المهم معرفة وفهم الحدود التي سيفصل عندها نظام إدارة المباني (BMS) البطارية. ستوفر العديد من أنظمة إدارة المباني تحذيرًا إذا كانت ظروف التشغيل تقترب من هذه الحدود قبل اتخاذ أي إجراء. بهذه الطريقة، من الممكن اتخاذ بعض الإجراءات لتجنب فصل البطارية عن UPS. لن يقوم نظام إدارة المباني بشكل عام بإعادة توصيل البطارية حتى تتم إزالة الظروف التي تسببت في الإجراء. السبب الثاني لفهم الحدود بشكل جيد هو التأكد من أن UPS، في التشغيل العادي، لن يتجاوزها. يعد الحرص على التحقق من عدم تجاوز UPS للحدود ممارسة جيدة وتصميمًا جيدًا للنظام.

شكل 1

فيما يلي وصف موجز للوظائف الموجودة في نظام إدارة المباني النموذجي.

موازنة الخلايا: الغرض من موازنة الخلايا هو الحفاظ على الجهد الطرفي لكل خلية، أو بنك الخلايا المتوازية، في سلسلة السلسلة متساويًا تقريبًا. نظرًا لأن جهد الخلية له علاقة ما بالسعة، مع كيمياء الليثيوم، فإن الحفاظ على هذه القيمة متساويًا سوف يميل إلى الحفاظ على قدرة كل خلية متساوية. وهذا سوف يعمل على منع الخلايا الأضعف، ذات القدرة المنخفضة، من الإفراط في التفريغ. وبالمثل، لن يتم شحن الخلايا ذات السعة الأعلى بشكل زائد. يمكن رؤية أهمية موازنة الخلايا في الشكل 1. هنا، يتم عرض دورة التفريغ والشحن لحزمتين LFP تحتوي على 12 خلية في السلسلة و3 بالتوازي.

في مخططات التفريغ، لاحظ أن بعض الفولتية الخلوية في العبوة مع عدم وجود موازنة انخفضت إلى أقل من 2.0 فولت، الحد الأدنى، بالقرب من نهاية التفريغ. يعتبر هذا الإفراط في التفريغ وقد بدأ بالحدوث بعد الدورة الثامنة فقط. في الحزمة مع موازنة الخلايا، انخفض الجهد إلى 2.5 فولت لمعظم الخلايا، مع وصول واحدة إلى 2.3 فولت قبل انتهاء التفريغ. جميع الخلايا أعلى بكثير من الحد 2 فولت.

أثناء الشحن، بعد التفريغ الثامن، لاحظ انتشار جهد الخلية بحوالي 0.59 فولت للحزمة بدون موازنة الخلية. وصلت إحدى الخلايا تقريبًا إلى الحد الأقصى لجهد التعويم وهو 4.0 فولت. وفوق هذا الحد يتم الشحن الزائد. مع الحزمة التي تحتوي على موازنة الخلايا، يتم تجميع الخلايا بإحكام حول الجهد العائم البالغ 3.65 فولت.

وظيفة القياس: جهد الخلية، كما هو موضح في الشكل 1، هو أحد هذه الوظائف. الغرض من هذا القياس هو التأكد من أن جهود الخلايا قريبة بدرجة كافية من بعضها البعض بحيث يمكن شحن البطارية وتفريغها خلال نطاق التشغيل المقصود. في بعض الحالات، قد لا يسمح نظام إدارة المباني بالشحن أو التفريغ، على الأقل ليس عند الحمل المقدر، حتى تصبح جهود الخلية ضمن نطاق محدد مسبقًا من بعضها البعض. قياس آخر يجري من خلال الخلايا. عادةً ما تكون هناك حدود قصوى لتيار الشحن والتفريغ والتي إذا تم تجاوزها فسوف يؤدي ذلك إلى إصدار تحذير وربما فصل البطارية عن UPS إذا استمرت الحالة لفترة زمنية محددة.

القياس الثالث هو درجة حرارة الخلية. عند تقييم نظام البطارية للاستخدام مع UPS، يجب أن يكون من الضروري قياس درجة حرارة علبة خلية واحدة أو أكثر. نظرًا للارتفاع السريع في درجة الحرارة في حالة حدوث حدث حراري، قد لا يكون قياس درجة حرارة الهواء (الداخلي) سريعًا بما يكفي، أو حساسًا بدرجة كافية، لاكتشاف بداية الهروب الحراري واتخاذ الإجراء لفصل البطارية. سوف يقوم نظام BMS بحماية البطارية من درجات الحرارة المفرطة عن طريق الإشارة عندما تقترب درجة حرارة الخلية أو تصل إلى الحد الأقصى وفي النهاية تقوم بفصل البطارية عن UPS إذا تم الوصول إلى الحد الأقصى. الإجراء الآخر الذي يتم اتخاذه أحيانًا بواسطة BMS هو الحد من شحن البطارية أو تأجيله حتى تنخفض درجة الحرارة بدرجة كافية عن الحد الأقصى.

قد توفر بعض نماذج BMS أيضًا قياسًا لحالة الشحن (SOC) وإشارة إلى الحالة الصحية (SOH) لنظام البطارية. يتم الحصول على SOC عن طريق قياس الشحن، في ساعات أمبير (Ah) تتم إزالتها (التفريغ) واستبدالها (الشحن). يتم قياس الشحن عادةً عن طريق دمج التيار داخل البطارية أو خارجها فيما يتعلق بالوقت. بدءًا من القيمة المعروفة للشحنة المتاحة، فإن SOC هي مجرد نسبة الشحنة الصافية (تفريغ Ah – شحنة Ah) إلى الشحنة المتاحة. يعد SOH مؤشرًا على مقدار التدهور أو التقادم الذي حدث منذ أن كانت البطارية جديدة. يتمثل النهج الأساسي في تحديد مقدار انخفاض الرسوم المتاحة مع تقدم العمر. عادة ما يتم استخدام تفريغ الاختبار، بدءًا من حالة الشحن الكامل، لإجراء هذا التقدير. يُشار أحيانًا إلى فقدان السعة مع عمر البطارية على أنه تلاشي السعة.

إذا كنت تبحث عن بطارية ليس فقط ذات عمر دورة طويل، وأداء تفريغ متواصل، وإمكانية شحن سريع، وكثافة طاقة أعلى، ولكن أيضًا إذا كنت بحاجة إلى بطارية ليثيوم ستمنحك تشغيلًا خاليًا من القلق، وضغطًا أقل فيما يتعلق بالسلامة، EverExceed بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم هي الخيار الأفضل بالنسبة لك، لأن بطاريات EverExceed LFP المدمجة في BMS ذات المستوى العالمي بالداخل وتضمن لك عدم حدوث حريق أو انفجار على الإطلاق!