الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۱۰۵
کد مقاله
IND105
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم – یون شیمی، اجزا، انواع و اصطلاحات – فصل ۸: کنترل های سیستم مدیریت باتری
نام انگلیسی
The Handbook of Lithium-Ion Battery Pack Design – Chemistry, Components, Types and Terminology-Chapter8: Battery Management System Controls
تعداد صفحه به فارسی
۲۶
تعداد صفحه به انگلیسی
۱۶
کلمات کلیدی به فارسی
باتری لیتیوم – یون
کلمات کلیدی به انگلیسی
Lithium-Ion Battery
مرجع به فارسی
جان وارنر، الزویر
مرجع به انگلیسی
John Warner; XALT Energy, Midland, MI, USA; Elsevier
کشور
ایالات متحده
کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم – یون
شیمی، اجزا، انواع و اصطلاحات
فصل ۸٫ کنترل های سیستم مدیریت باتری
سیستم مدیریت باتری (BMS)، با وجود آن که ممکن است نام های دیگری داشته باشد، بعنوان واحد کنترل مرکزی یک باتری بشمار می آید. این سیستم اساساَ (و به معنای واقعی کلمه) مغز عملیاتی است. BMS ترکیبی از چندین سیستم مشخص است که شامل یک میزبان یا کنترل کننده اصلی (یک برد مدار چاپی) (PCB))، یک سری از اسلیوهای کنترل کننده (بسته به تیپوگرافی سیستم)، و همچنین حسگرها و نرم افزار می باشد که همگی در تعامل با یکدیگر کار می کنند. برخی افراد نیز تعریف BMS را به قطعات الکترونیکی کنترل کننده نظیر سوئیچ ها، فیوزها، لوپ اینترلاک ولتاژ بالا و قطع کننده ها تعمیم می دهند. با این حال، مطابق اهداف این کتاب، این اجزا در یک فصل مجزا تحت عنوان قطعات الکترونیک کنترل سیستم تفکیک شده اند (فصل۹).
شرح آنچه BMS انجام می دهد و علت آن نسبتا ساده است. چرا یک کلاس باتری لیتیوم-یون به یک BMS نیاز دارد ؟ بطور مختصر، BMS سالم بودن و عمر کلاس باتری را تضمین می کند. BMS مقدار توان و انرژی بسته را برای دست یابی به طول عمر مطلوب کلاس مدیریت می کند. اکثر باتری های قابل حمل برای لب تاپ ها و دستگاه های مشابه تنها در یک دوره یک یا دو ساله لازم است برق و انرژی را فراهم کنند و بطور کلی در یک دامنه حرارتی محدود کار می کنند. هر چند وقت یکبار لپ تاپ خود را در وسط زمان در فضای بیرون قرار می دهید ؟ از سویی دیگر، باتری های خودکار و صنعتی باید از ۸ تا ۱۰ یا حتی ۱۵ ساعت و طولانی تر عمر کنند و لازم است در دامنه حرارت بسیار وسیع از تابستان های بیابان آریزونا گرفته تا زمستان های خیلی سرد مناطق شمالی دوام بیاورند
آیا یک باتری لیتیوم-یون می تواند بدون یک BMS استفاده شود ؟ من از برخی اپلیکیشن های EV نوع مسابقه ای شنیده ام که آنها هیچ BMS را در سیستم ندارند. اما معمولا این برنامه یک یا دو کاربرد دارد؛ طول عمر باتری تنها ممکن برای یک جلسه مسابقه کافی می باشد و بنابراین ضمانت و طول عمر باتری جای نگرانی ندارد. اما بطور کلی، هیچ برنامه تولیدی بدون یک BMS طراحی نخواهد شد. در مقایسه با دیگر مواد شیمی سلولی، لیتیوم یون لازم است برای تضمین سلامت آن مدیریت شود. برای مثال، یک باتری اسید سرب، به آسانی بدون فرم کنترل های الکترونیکی کار می کند چون شرایط استفاده نامطلوب را بدون رویدادهای گسیختگی حرارتی می پذیرد. از سویی دیگر، لیتیوم یون باید مدیریت شود تا اطمینان حاصل شود که سلول ها در محدوده پائین تر از حداقل و حداکثر ولتاژ، دما و محدوده های جریان قرار دارند.
این فصل مرور خیلی مختصر از BMS، قابلیت کاربرد و سخت افزار آن را ارائه می کند. برای بررسی مفصل تر در مورد BMS و عملکرد آن، خواندن کتاب آندره دیوید با نام سیستم های مدیریت باتری برای کلاس های لیتیوم یون بزرگ را توصیه می کنم. وی در این کتاب تمامی موضوعات را بطور مفصل از توصیفات کلی گرفته تا نحوه طراحی و ساخت BMS شرح می دهد.
مدیریت باتری ۸ کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم یون شیمی
شناخت انواع BMS
دو نوع اساسی سنخ شناسی سیستم BMS وجود دارد، یک BMS متمرکز و یک BMS توزیع شده. تفاوت اصلی این دو نوع در جایی است که سخت افزار نصب شده است. البته این سنخ شناسی خیلی ساده است اما نسبتا دقیق نیز است. واحد میزبان، یا اصلی یا واحد کنترل معمولا اکثریت قابلیت کارکردی ESS را دربرمی گیرند که شامل:۱) باز و بسته کردن اتصال دهنده ها (کنتاکتورها) کنترل دمای کلاس و ارتباط با برد / مدار چاپی کنترل سلول برای کنترل دما سلول ؛۲)کنترل ولتاژ کلاس و برد کنترل سلول؛۳) مدیریت گرمایش یا خنک شدن(تنظیم خاموش و روشن) بر مبنای خواندن دما ؛ ۴) مدیریت ایمنی(باز و بسته کردن کنتاکتورها برمبنای ولتاژ و دما و Sox)؛ ۵)محاسبات، مدیریت و ردیابی کارکردهای Sox و ارتباط با حامل(یا سیستم اصلی دیگر). کنترل کننده از دو عنصر اصلی تشکیل شده است: یک برد کنترل کننده سخت افزار و تعداد زیادی از الگوریتم های نرم افزاری که عملکرد و ایمنی سیستم کامل را تضمین می کنند.
مدیریت باتری ۸ کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم یون شیمی
سخت افزار BMS
برد سخت افزار BMS یک بخش مهم از فرایند طراحی است. و بطور معمول شامل یک یا چند PCBاست که تمامی عناصر برد کنترل کننده از جمله CAN, LIN یا دیگر اجزای ارتباطی، خازن ها، مقاومت ها، سنسورهای جریان(شکل ۳) و از همه مهم تر مدارهای مجتمع با کاربردهای خاص(ASIC) را یکپارچه می کند،و همه این اجزا روی یک سطح غیررسانا نصب شده و با مس رسانا تعبیه شده که از ورقه های مسی بدست آمده و سپس به صورت بردها لایه لایه شده است ارتباط دارد.
بردهای اسلیو ممکن است بسته به طراح یکی از چندین نام مختلف را داشته باشد. تنوع گسترده ای در قراردادهای نام گذاری وجود دارد که از جمله می توان به برد کنترل دما-ولتاژ (VTM)،مدار نظارت سلول (CSC) و بسیاری از اجزای دیگر اشاره کرد. اما در هر صورت،تأکید طرح مشابه باید به برد اسلیو باشد. آنچه که در طراحی برد اهمیت خاص دارد مدار متعادل کننده و مدیریت گرمای تلف شده بردها است. با یک سیستم متعادل کننده غیرفعال، این بردها انرژی را به گرمای تلف شده تبدیل می کنند. بردها باید طوری طراحی شوند تا تأثیر گرما روی سلول ها یا عناصر برد را به حداقل می رساند.
مدیریت باتری ۸ کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم یون شیمی
تعادل بخشی / بالانس
یکی از ویژگی های دیگر بیشتر سیستم های BMS توانایی آنها برای حفظ سلول ها در یک کلاس در وضعیت شارژ مشابه است، که به عنوان تعادل بخشی / بالانس سلول ها نامیده شده است. دلیل تعادل بخشی این است که سلول های لیتیوم یون، درست مثل هر یک از اجزای تولید شده، در یک دامنه مشخص تولید شده اند، اما تمامی آنها زمانی که از کارخانه حمل می شوند از نظر وضعیت شارژ یا ولتاژ دقیقا یکسان نیستند. علاوه بر این، باتری لیتیوم یون، همانند بیشتری باتری ها با نشتی یا خودتخلیه شوندگی در طی زمان مواجه است. بعبارت دیگر، اگر یک سلول در زمان حمل از کارخانه ۳٫۷ ولت باشد و وضعیت شارژ آن ۱۰۰ درصد باشد، در طی زمان ممکن است وضعیت شارژ آن به ۹۹٫۵ درصد برسد(صرفا برای اهداف توصیفی).
مدیریت باتری ۸ کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم یون شیمی
تعادل بخشی فعال در برابر تعادل بخشی غیرفعال
دو روش اصلی برای دست یابی به تعادل بخشی سلول در یک کلاس باتری لیتیوم یون بزرگ وجود دارد، تعادل بخشی فعال یا تعادل بخشی غیرفعال. ساده ترین توصیف تفاوت برمبنای آنچه با انرژی موجود در سلول انجام شده است می باشد.
در تعادل بخشی منفعل، انرژی اضافی سلول هایی که در بالاترین وضعیت شارژ قرار دارند به انرژی گرمایی تبدیل شده و تلف شده است که اساساَ انرژی مازاد سلول هایی که در بالاترین وضعیت شارژ قرار دارند آزاد شده است. این فرایند می تواند از طریق چندین روش انجام شود اما رایج ترین روش استفاده از یک مقاومت برای تبدیل انرژی به گرما است. البته، این بدان معنا است که مقاومت های با اندازه مناسب باید در بردهای اسلیو که سلول ها را کنترل می کنند جاسازی شوند. همچنین به این معناست که شما می توانید از یک مقاومت برای متعادل کردن چندین سلول استفاده کنید، اگرچه دقیقا هم زمان نباشد.
کاربرد پذیری بیشتر سیستم مدیریت باتری / BMS
دیگر قابلیت کارکردی سیستم مدیریت باتری اهمیتش کمتر از تعادل بخشی نیست. در واقع با وجود این که تعادل بخشی می تواند بر طول عمر یک کلاس اثر قابل توجه ای داشته باشد، سیستم ذخیره سازی انرژی بدون هیچ شکلی از تعادل بخشی کار می کند. از سویی دیگر، کنترل دمای سلول ها و کلاس و همچنین ولتاژ سلول ها و کلاس برای حفظ سلامت سیستم مهم است.
مدیریت باتری ۸ کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم یون شیمی
نرم افزار و کنترل ها
مزیت ذکر نشده سیستم مدیریت باتری BMSنرم افزاری است که همه چیز را کنترل می کند. بیشتر تولیدکنندگان به دقت از نرم افزار اصلی مراقبت می کنند چون IP هسته ای کل طرح BMS است. بخش اعظم سخت افزار برمبنای اجزای در دسترس است، اما نرم افزار به صورت سفارشی طراحی شده و ممکن است از ده ها هزار خط کد تشکیل شده باشد.
کد نیز ممکن است به صورت یک سری الگوریتم ها تعریف شده باشد. اساسا کد یک سری از فرمول های ریاضی و محاسبات برای شناخت تمامی حالت های Sox باتری، مقدار انرژی و توان موجود برای استفاده سریع و لحظه ای،مقدار جریان SOC و مقدار جریان باقی مانده است. الگوریتم ها یک مجموعه پیچیده از مدل ها هستند که معمولا بر مبنای یک سلول خاص هستند. عمدتا طراحان BMS سلول انتخابی را در یک محیط آزمایشگاهی کنترل شده راه اندازدی می کنند تا بدانند چگونه در شرایط مختلف کار می کند و این سلول را به شکل کد جایگذاری می کنند. از طریق یک سری از مراحل تکراری ،امکان پایان کار با یک مجموعه از الگوریتم هایی که بدقت می توانند عملکرد یک سلول را در بیشتر شرایط پیش بینی کنند وجود دارد.
مدیریت باتری ۸ کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم یون شیمی
دستورالعمل های طراحی و بهترین شیوه ها
* BMS واحد کنترل مرکزی کلاس باتری است
* دو انواع عمده سنخ شناسی BMS وجود دارد: متمرکز و توزیع شده
* یک BMS متمرکز یک کنترل کننده مستر و یک سری بردهای اسلیو متصل به ماژول های سلول را دارد
* یک BMS توزیع شده یک کنترل کننده مستر دارد و سپس یک سری از بردهای اسلیو متصل به ماژول های سلول را دارد
* دو نوع اصلی تعادل بخشی سلول تعادل بخشی فعال و تعادل بخشی منفعل یا غیرفعال است
* تعادل بخشی منفعل از مقاومت ها برای تبدیل انرژی مازاد به گرمای مازاد استفاده می کند
* تعادل بخشی فعال انرژی را از یک سلول با یک SOC بیشتر به یک سلول با یک SOC کمتر منتقل می دهد
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
