يُعد تصميم لوحة موازنة نظام إدارة البطارية (BMS) الفعال هو العامل الحاسم الذي يحدد عمر وسلامة حزم البطاريات متعددة الخلايا. بدون موازنة دقيقة للخلايا، تعاني حزم بطاريات الليثيوم أيون أو LiFePO4 المتصلة على التوالي من عدم تطابق السعة، مما يؤدي إلى الفشل المبكر أو الانهيار الحراري. يجب على المهندسين الموازنة بين المقايضات المعقدة بين التفريغ السلبي ونقل الطاقة النشط، مع إدارة تبديد الحرارة الكبير على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).
في APTPCB (مصنع APTPCB للوحات الدوائر المطبوعة)، نرى مئات من تصاميم أنظمة إدارة البطاريات سنويًا. غالبًا ما نقوم بتصحيح أخطاء التخطيط المتعلقة بدقة استشعار الجهد والإدارة الحرارية قبل الإنتاج الضخم. يوفر هذا الدليل القواعد المحددة وقوائم المراجعة وأطر استكشاف الأخطاء وإصلاحها اللازمة لتنفيذ تصميم قوي للوحة موازنة نظام إدارة البطارية (BMS) يلبي المعايير الصناعية ومعايير السيارات.
تصميم لوحة موازنة نظام إدارة البطارية (BMS): إجابة سريعة (30 ثانية)
للحصول على دائرة موازنة وظيفية وآمنة، التزم بهذه المبادئ الأساسية فورًا:
- مطابقة تيار الموازنة للسعة: صمم تيار الموازنة ليكون 1% على الأقل من سعة الخلية (تصنيف C) للأنظمة السلبية لتصحيح الانجراف بفعالية بمرور الوقت (على سبيل المثال، 50 مللي أمبير–100 مللي أمبير للحزم الصغيرة، 1 أمبير+ للتخزين الكبير).
- إعطاء الأولوية لتبديد الحرارة: يحول التوازن السلبي الطاقة الزائدة إلى حرارة. تأكد من أن تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) الخاصة بك يستخدم مساحات نحاسية واسعة، وفتحات حرارية، وربما تقنية لوحات الدوائر المطبوعة ذات النحاس الثقيل لتبديد الحرارة بعيدًا عن خلايا البطارية الحساسة.
- توصيلات كلفن للاستشعار: قم دائمًا بتوجيه خطوط استشعار الجهد بشكل منفصل عن مسارات الطاقة عالية التيار لمنع انخفاض الجهد (انخفاض IR) من إفساد دقة القياس.
- دقة مرجع الجهد: استخدم مراجع جهد ومحولات تناظرية رقمية (ADCs) بدقة أفضل من 0.1%؛ يمكن أن يؤدي خطأ قياس بمقدار 10 مللي فولت إلى تقليل سعة الحزمة القابلة للاستخدام بأكثر من 5%.
- حماية ضد الفشل: قم بتضمين آليات حماية زائدة ضد الجهد الزائد ودرجة الحرارة الزائدة تعمل بشكل مستقل عن البرامج الثابتة لوحدة التحكم الدقيقة الرئيسية.
موازنة نظام إدارة البطارية (BMS) (ومتى لا ينطبق)
يعد فهم متى يجب تنفيذ دائرة موازنة مخصصة مقابل الاعتماد على وحدات حماية بسيطة أمرًا حيويًا للتكلفة والأداء.
متى يجب تطبيق تصميم دقيق للوحة موازنة نظام إدارة البطارية (BMS):
- حزم متصلة على التوالي: أي تطبيق يستخدم تكوينات 2S (خليتين على التوالي) أو أعلى حيث يكون انحراف جهد الخلية أمرًا لا مفر منه.
- متطلبات دورة حياة عالية: المركبات الكهربائية (EVs)، أنظمة تخزين الطاقة (ESS)، والروبوتات الصناعية حيث يجب أن تدوم الحزم لأكثر من 1000 دورة.
- دفعات الخلايا المختلطة: عندما تفرض قيود سلسلة التوريد استخدام خلايا من دفعات إنتاج مختلفة (على الرغم من أنه يجب تقليل ذلك)، يصبح الموازنة النشطة أمرًا بالغ الأهمية.
- تطبيقات الشحن السريع: يؤدي الشحن بمعدل C مرتفع إلى تفاقم عدم تطابق المعاوقة، مما يتطلب موازنة قوية لمنع الخلايا الفردية من الوصول إلى حدود قطع الجهد الزائد قبل الأوان.
متى قد لا يكون ضروريًا (أو نطاقه محدود):
- تطبيقات الخلية الواحدة: لا تتطلب تكوينات 1S (مثل معظم الهواتف الذكية) موازنة بين الخلايا، بل تتطلب حماية فقط.
- الألعاب منخفضة التكلفة للغاية: غالبًا ما تتجاهل المنتجات ذات العمر القصير الموازنة لتوفير التكلفة، وتقبل أن تتلف الحزمة بمجرد أن تنحرف الخلية الأولى بعيدًا جدًا.
- أنظمة الرصاص الحمضية (أحيانًا): بينما يمكن لبطاريات الرصاص الحمضية أن توازن نفسها إلى حد ما عن طريق إطلاق الغاز أثناء الشحن الزائد، لا تزال الإلكترونيات الدقيقة مفضلة للبنوك الكبيرة.
- البطاريات الأولية (غير القابلة لإعادة الشحن): الموازنة غير ذات صلة بالتركيبات الكيميائية غير القابلة لإعادة الشحن.
موازنة نظام إدارة البطارية (BMS) (المعلمات والحدود الرئيسية)
يوضح الجدول التالي القواعد الهندسية الحاسمة لتصميم لوحة موازنة BMS. يضمن الالتزام بهذه القيم أن تعمل اللوحة بشكل صحيح تحت ضغط الحمل ودرجة الحرارة.
| القاعدة / المعلمة | القيمة / النطاق الموصى به | لماذا يهم | كيفية التحقق | إذا تم تجاهله |
|---|---|---|---|---|
| تيار الموازنة | 0.5% إلى 2% من سعة الخلية (Ah) | يضمن أن نظام إدارة البطارية (BMS) يمكنه تصحيح الانجراف بشكل أسرع مما يحدث. | احسب تيار مقاومة التفريغ عند أقصى جهد للخلية. | تبقى الحزمة غير متوازنة؛ وتقل السعة بمرور الوقت. |
| عرض خط الاستشعار | 6–10 ميل (0.15–0.25 مم) | التيار المنخفض يحمل الإشارة فقط؛ يقلل من السعة. | مراجعة تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (عارض Gerber). | اقتران الضوضاء؛ قراءات جهد غير دقيقة. |
| عرض مسار الطاقة | محسوب لـ $\Delta T < 10^\circ C$ | يمنع ارتفاع درجة حرارة المسار أثناء الموازنة أو التفريغ. | حاسبة IPC-2152 بناءً على التيار. | تنصهر المسارات أو تتفكك؛ خطر الحريق. |
| قوة مقاومة التفريغ | القدرة المقدرة > 2x التبديد الفعلي | تسخن المقاومات؛ يضمن خفض التصنيف طول العمر. | تحقق من ورقة بيانات المكون مقابل $V^2/R$. | فشل المقاومة؛ فقدان وظيفة الموازنة. |
| مقاومة Rds(on) للموسفيت | < 10 ملي أوم (للتيار العالي) | يقلل من توليد الحرارة في عنصر التبديل. | مراجعة ورقة البيانات؛ محاكاة حرارية. | يسخن الموسفيت ويفشل في دائرة قصر أو دائرة مفتوحة. |
| دقة الجهد | ±2 ملي فولت إلى ±5 ملي فولت | يحدد متى تبدأ/تتوقف الموازنة. | مقارنة بمقياس متعدد معاير. | خلايا مشحونة بشكل زائد أو لا يتم تشغيل الموازنة أبدًا. |
| الخلوص الحراري | > 5 مم من الخلايا | الحرارة الناتجة عن مقاومات الموازنة تلحق الضرر بكيمياء البطارية. | مراجعة ميكانيكية ثلاثية الأبعاد؛ كاميرا حرارية. | تسريع تدهور الخلايا؛ خطر على السلامة. |
| مسافة العزل | > 0.5 مم لكل 100 فولت | يمنع تكون الأقواس الكهربائية في المكدسات عالية الجهد (>60V). | تحليل مسافة الزحف/الخلوص في CAD. | دوائر قصيرة؛ فشل كارثي للوحة. |
| مكثفات الترشيح | 100 نانو فاراد - 1 ميكرو فاراد على خطوط الاستشعار | يرشح الضوضاء عالية التردد من المحرك/العاكس. | فحص راسم الذبذبات على خطوط الاستشعار. | قراءات جهد غير منتظمة؛ تشغيل خاطئ. |
| Tg لوحة الدوائر المطبوعة (الانتقال الزجاجي) | Tg مرتفع (>170 درجة مئوية) | يقاوم الإجهاد الحراري أثناء الموازنة السلبية. | اختيار ورقة بيانات المواد. | تشوه لوحة الدوائر المطبوعة؛ كسر الفتحات تحت الحرارة. |
| طلاء عازل | أكريليك أو سيليكون | يحمي من التكثف وتسربات الإلكتروليت. | فحص بصري تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية. | تآكل؛ دوائر قصيرة في البيئات الرطبة. |
خطوات تنفيذ تصميم لوحة موازنة نظام إدارة البطارية (نقاط التفتيش العملية)
اتبع هذه العملية خطوة بخطوة للانتقال من المفهوم إلى تصميم لوحة موازنة نظام إدارة البطارية قابل للتصنيع.
تحديد كيمياء الخلية وعدد السلاسل:
- حدد ما إذا كانت الحزمة من نوع ليثيوم أيون (3.6 فولت/4.2 فولت)، أو ليثيوم فوسفات الحديد (3.2 فولت/3.65 فولت)، أو LTO. هذا يحدد عتبات الجهد لمنطق الموازنة.
- تحقق: تأكد من أن أقصى جهد للمكدس لا يتجاوز جهود الانهيار للمكونات.
اختيار طوبولوجيا الموازنة:
- اختر بين الموازنة السلبية (تفريغ المقاومة) أو النشطة (نقل سعوي/حثي). السلبية هي المعيار للتطبيقات التي تقل عن 100 واط؛ النشطة مخصصة للتخزين عالي السعة.
- تحقق: تأكد من أن ميزانية التكلفة تسمح بالطوبولوجيا المختارة.
حساب متطلبات تيار الموازنة:
- قدّر عدم تطابق التفريغ الذاتي المتوقع (عادةً 2-3% شهريًا). احسب قيمة المقاومة: $R = V_{cell} / I_{balance}$.
- تحقق: تأكد من أن التيار المختار يمكنه موازنة الحزمة ضمن نافذة الشحن المتوقعة.
اختيار المكونات وتقليل قدرتها:
- اختر مقاومات تفريغ ذات قدرة نبضية عالية. اختر ترانزستورات MOSFET ذات بوابات مستوى منطقي إذا كنت تقودها مباشرة من الدوائر المتكاملة.
- تحقق: تحقق من أن جميع المكونات مصنفة لنطاقات درجة حرارة السيارات (-40 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية) إذا لزم الأمر.
التقاط المخطط والمحاكاة:
- صمم الدائرة بما في ذلك مرشحات RC على خطوط استشعار الجهد. قم بمحاكاة سلوك التبديل لضمان عدم وجود ارتفاعات في الجهد تتلف المتحكم.
- تحقق: تحقق من أن جهد "التشغيل" لدائرة الموازنة يتطابق مع جهد الخلية المستهدف.
تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (التركيز الحراري):
- ضع مقاومات التفريغ بعيدًا عن المتحكم الدقيق ومستشعرات درجة حرارة البطارية. استخدم مستويات نحاسية كبيرة على الطبقات العلوية والسفلية متصلة بفتحات حرارية لتعمل كمشتتات حرارية.
- تحقق: راجع إرشادات لوحات الدوائر المطبوعة عالية الحرارة لزيادة نقل الحرارة إلى أقصى حد.
توجيه خطوط الاستشعار (اتصال كلفن):
- وجه خطوط الاستشعار كأزواج تفاضلية حيثما أمكن. قم بتوصيلها مباشرة بوسادات طرف البطارية، وليس بمسار التيار العالي.
- فحص: تأكد من عدم وجود حلقات تبديل عالية التيار تسير بالتوازي مع خطوط الاستشعار.
تصنيع النموذج الأولي:
- اطلب دفعة صغيرة للتحقق. تأكد من أن مصنع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) يستخدم الوزن الصحيح للنحاس (مثل 2 أوقية أو 3 أوقية) المحدد في التصميم.
- فحص: قم بإجراء فحص المقال الأول (FAI) على وضع المكونات.
الاختبار الوظيفي:
- اختبر تنشيط الموازنة عند عتبة الجهد الدقيقة. استخدم كاميرا حرارية للتحقق من أن درجات حرارة النقاط الساخنة تبقى أقل من 60 درجة مئوية - 80 درجة مئوية.
- فحص: تحقق من أن الموازنة تتوقف عندما ينخفض جهد الخلية إلى ما دون حد التباطؤ.
موازنة نظام إدارة البطارية (BMS) وإصلاحها (أنماط الفشل والإصلاحات)
حتى مع التصميم القوي، تحدث مشاكل. استخدم هذا الجدول لتشخيص الأعطال الشائعة في تصميم لوحة موازنة نظام إدارة البطارية (BMS).
العرض: الخلايا تبقى غير متوازنة بعد الشحن الكامل
- الأسباب: تيار الموازنة منخفض جدًا؛ دورة الشحن تنتهي مبكرًا جدًا؛ خطأ في القياس.
- الفحوصات: قياس التيار الفعلي عبر مقاومات التفريغ. تحقق مما إذا كان جهد قطع الشاحن أقل من جهد بدء الموازنة.
- الإصلاح: تقليل قيمة مقاومة التفريغ (زيادة التيار)؛ ضبط جهد الشاحن؛ إعادة معايرة نظام إدارة البطارية (BMS).
- الوقاية: حساب تيار الموازنة المطلوب بناءً على أسوأ حالة عدم تطابق الخلايا.
العرض: تغير لون لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) أو رائحة احتراق
- الأسباب: ارتفاع درجة حرارة مقاومات التفريغ؛ مسارات نحاسية صغيرة الحجم؛ نقص التبريد الحراري.
- الفحوصات: التصوير الحراري أثناء الموازنة. تحقق من تصنيف قدرة المقاومة مقابل التبديد الفعلي ($P=V^2/R$).
- الإصلاح: استخدم مقاومات ذات قدرة كهربائية أعلى؛ زيادة مساحة النحاس؛ إضافة تدفق هواء.
- الوقاية: خفض تصنيف مكونات الطاقة بنسبة 50%. استخدم لوحات الدوائر المطبوعة ذات القلب المعدني لأحمال الحرارة الشديدة.
العرض: قراءات جهد غير منتظمة (قيم متذبذبة)
- الأسباب: ضوضاء على خطوط الاستشعار؛ تأريض ضعيف؛ ترددات التعرج (Aliasing frequencies).
- الفحوصات: راسم الذبذبات على مدخلات ADC. تحقق من حلقات التأريض.
- الإصلاح: أضف أو زد قيم مرشح RC (على سبيل المثال، 1kΩ + 100nF). انقل خطوط الاستشعار بعيدًا عن تبديل الطاقة.
- الوقاية: استخدم الاستشعار التفاضلي والفصل الصحيح للمستوى الأرضي.
العرض: فشل MOSFET الموازنة في وضع القصر (يعمل بشكل دائم)
- الأسباب: تلف ESD؛ ارتفاع مفاجئ في الجهد الزائد؛ ارتفاع درجة الحرارة.
- الفحوصات: اختبر مقاومة MOSFET (البوابة-المصدر، المصرف-المصدر). تحقق من وجود صمامات ثنائية للتحليق (إذا كان الحمل حثيًا).
- الإصلاح: استبدل MOSFET؛ أضف صمامات TVS للحماية.
- الوقاية: تأكد من أن تصنيف $V_{ds}$ هو 1.5 ضعف أقصى جهد للخلية. أضف مقاومات البوابة لإبطاء سرعة التبديل.
العرض: نظام إدارة البطارية (BMS) يقطع الطاقة مبكرًا
- الأسباب: انخفاض IR مرتفع في خطوط الاستشعار؛ تشغيل خاطئ للجهد الزائد.
- الفحوصات: قم بقياس الجهد عند أطراف الخلية مقابل قراءة BMS تحت الحمل.
- الإصلاح: تحسين توصيلات كلفن؛ زيادة سمك مسارات الاستشعار.
- الوقاية: ضع في الاعتبار مقاومة الموصل في التصميم. الأعراض: البطارية تستنزف أثناء التخزين
- الأسباب: تيار هادئ مرتفع في نظام إدارة البطارية (BMS)؛ ترانزستورات MOSFET للتوازن متسربة.
- الفحوصات: قياس تيار الاستعداد. التحقق من وجود دوائر قصر جزئية على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).
- الإصلاح: اختيار دوائر متكاملة (ICs) ذات استهلاك طاقة منخفض للغاية؛ تنظيف بقايا التدفق (النمو الشجيري).
- الوقاية: تطبيق "وضع السكون" في منطق نظام إدارة البطارية (BMS)؛ استخدام عمليات تنظيف صارمة للوحات الدوائر المطبوعة (PCB).
موازنة نظام إدارة البطارية (BMS) (سلبي مقابل نشط)
القرار الأساسي في تصميم لوحة توازن نظام إدارة البطارية (BMS) هو الاختيار بين الهياكل السلبية والنشطة. يؤثر هذا الاختيار على التكلفة والحجم والكفاءة.
1. الموازنة السلبية (التفريغ المقاوم)
- الآلية: تقوم المقاومات بحرق الطاقة الزائدة من الخلايا ذات الجهد الأعلى حتى تتطابق مع الخلايا ذات الجهد الأقل.
- المزايا: تكلفة منخفضة، دائرة بسيطة، حجم صغير، موثوقية عالية بسبب قلة المكونات.
- العيوب: يهدر الطاقة كحرارة؛ تيار موازنة محدود (عادة أقل من 200 مللي أمبير)؛ يواجه صعوبة مع حزم البطاريات ذات السعة الكبيرة.
- الأفضل لـ: الدراجات الكهربائية، الأدوات الكهربائية، أجهزة الكمبيوتر المحمولة، الإلكترونيات الاستهلاكية منخفضة التكلفة.
- تركيز التصميم: الإدارة الحرارية هي الأولوية الأولى. أنت تصمم عمدًا سخانًا على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) الخاصة بك.
2. الموازنة النشطة (نقل الطاقة)
- الآلية: تقوم المكثفات أو المحثات بنقل الطاقة من الخلايا ذات الجهد العالي إلى الخلايا ذات الجهد المنخفض (أو العودة إلى حزمة البطارية).
- المزايا: كفاءة عالية (>90%)؛ توليد حرارة ضئيل؛ يدعم تيارات موازنة عالية (1 أمبير - 10 أمبير)؛ يوسع نطاق حزمة البطارية.
- السلبيات: مكلف؛ منطق تحكم معقد؛ بصمة PCB أكبر؛ احتمالية أعلى لضوضاء EMI.
- الأفضل لـ: المركبات الكهربائية، جدران تخزين الطاقة الكبيرة، حزم البطاريات عالية القيمة حيث الكفاءة أمر بالغ الأهمية.
- تركيز التصميم: تحسين تردد التبديل ودرع EMI أمران حاسمان.
مصفوفة القرار: إذا كانت سعة حزمتك < 20 أمبير ساعة وكانت التكلفة حساسة، فاختر السلبي. إذا كانت سعة حزمتك > 50 أمبير ساعة أو كانت كفاءة الطاقة حاسمة، فاختر النشط. بالنسبة للحالة الوسطى (20 أمبير ساعة – 50 أمبير ساعة)، يعتمد الاختيار على القيود الحرارية للمرفق.
موازنة نظام إدارة البطارية (BMS) (التكلفة، المهلة، DFM)
س: ما هو التأثير النموذجي للتكلفة عند إضافة الموازنة إلى لوحة PCB لنظام إدارة البطارية (BMS)؟ ج: بالنسبة للموازنة السلبية، تكون الزيادة في التكلفة ضئيلة، وتعود بشكل أساسي إلى المقاومات و MOSFETs (حوالي 0.50 دولار - 2.00 دولار لكل سلسلة متوالية حسب الحجم). تزيد الموازنة النشطة التكلفة بشكل كبير بسبب المحولات، والمحثات، ودوائر التحكم المتكاملة المعقدة، وغالبًا ما تضيف 10 دولارات - 30 دولارًا أو أكثر لكل لوحة.
س: كيف يؤثر تصميم لوحة موازنة نظام إدارة البطارية (BMS) على مهلة تصنيع لوحة PCB؟ ج: تستخدم التصميمات السلبية القياسية مكونات شائعة ولا تؤخر مهلة التصنيع (عادة 5-10 أيام). ومع ذلك، فإن التصميمات التي تتطلب نحاسًا ثقيلًا (3 أوقية+) لتبديد الحرارة أو مواد محددة ذات Tg عالية قد تزيد مهلة التصنيع بمقدار 3-5 أيام. تقدم APTPCB خدمات سريعة لهذه التراكيب المعقدة.
س: ما هي معايير القبول لتجميع لوحة موازنة نظام إدارة البطارية (BMS)؟ ج: تتطلب الموافقة اجتياز الفحص البصري الآلي (AOI) لمفاصل اللحام، والاختبار داخل الدائرة (ICT) لقيم المكونات، واختبار وظيفي يتم فيه تطبيق الجهد لمحاكاة مدخلات الخلايا. يجب أن يقع تيار الموازنة ضمن ±10% من الهدف التصميمي، ويجب أن يكون تيار التسرب أقل من العتبة المحددة (عادةً <10µA).
س: كيف أقوم بإعداد ملفات DFM للوحة موازنة BMS؟ ج: قم بتقديم ملفات Gerber (RS-274X)، وملف Centroid لوضع المكونات (pick-and-place)، وقائمة مواد (BOM) مفصلة. من الأهمية بمكان تضمين ملاحظة "Read Me" تحدد متطلبات جهد الانهيار وأي مناطق محددة للطلاء المطابق لتجنب طلاء نقاط التلامس للموصلات أو نقاط الاختبار.
س: هل يمكنني استخدام FR4 القياسي للوحات موازنة BMS؟ ج: نعم، FR4 القياسي مناسب لمعظم عمليات الموازنة السلبية ذات التيار المنخفض. ومع ذلك، بالنسبة للتيارات التي تزيد عن 500 مللي أمبير أو التصميمات المكتظة، يوصى باستخدام FR4 عالي Tg (Tg 170) لمنع التفكك أثناء الدورات الحرارية. للحرارة الشديدة، ضع في اعتبارك لوحات الدوائر المطبوعة ذات القلب الألمنيوم أو المعدني.
س: كيف أختبر وظيفة الموازنة بدون بطاريات حقيقية؟ ج: استخدم محاكي خلايا البطارية أو سلسلة من مصادر الطاقة الدقيقة. يمكنك أيضًا استخدام سلم مقاومة مع مصدر طاقة لمحاكاة حزمة متوازنة، ثم ضبط مقاومة واحدة لمحاكاة عدم التوازن وتشغيل منطق BMS.
س: ما هو أفضل تشطيب سطحي للوحات الدوائر المطبوعة BMS؟ A: يُفضل استخدام ENIG (النيكل الكيميائي بالذهب الغاطس) للوحات BMS. فهو يوفر سطحًا مستويًا للمكونات ذات الخطوة الدقيقة (مثل دوائر BMS المتكاملة) ومقاومة ممتازة للتآكل، وهو أمر حيوي لحزم البطاريات التي غالبًا ما تتعرض لبيئات قاسية.
س: كيف أتعامل مع مسارات التيار العالي في التصميم؟ A: استخدم تعبئة مضلعة بدلاً من المسارات الرفيعة. إذا كانت اللوحة تحمل تيار التفريغ الكامل للحزمة (وليس فقط تيار الموازنة)، فاحسب العرض المطلوب للتيار. قد تحتاج إلى لحام قضبان توصيل أو استخدام طبقات نحاس سميك للتعامل مع أحمال تزيد عن 50 أمبير.
س: لماذا تصدر لوحة موازنة BMS الخاصة بي ضوضاء طنين؟ A: من المحتمل أن يكون هذا "أزيز الملف" أو "غناء المكثف" إذا كنت تستخدم موازنة نشطة مع محاثات/مكثفات MLCC. يمكن أن يحدث أيضًا في الأنظمة السلبية إذا كان تردد PWM للموازنة يقع ضمن النطاق المسموع (20 هرتز - 20 كيلو هرتز). عادةً ما يؤدي زيادة تردد التبديل إلى حل هذه المشكلة.
س: هل تجري APTPCB اختبارات وظيفية على لوحات BMS؟ A: نعم. يمكننا إجراء FCT (اختبار الدائرة الوظيفي) مخصص بناءً على إجراء الاختبار الخاص بك. أنت توفر تصميم أو متطلبات أداة الاختبار، ونتحقق من أن كل لوحة تتوازن بشكل صحيح قبل الشحن.
موازنة نظام إدارة البطارية (BMS) (صفحات وأدوات ذات صلة)
- حلول لوحات الدوائر المطبوعة للطاقة والقدرة: استكشف قدراتنا في إلكترونيات البطاريات والطاقة المتجددة.
- إرشادات DFM: قم بتنزيل قائمة التحقق الخاصة بنا لضمان جاهزية تصميم BMS الخاص بك للإنتاج الضخم.
- خدمات تجميع SMT: تعرف على كيفية تعاملنا مع دوائر BMS المتكاملة ذات الخطوة الدقيقة ومكونات الطاقة.
موازنة نظام إدارة البطارية (BMS) (المصطلحات الرئيسية)
| المصطلح | التعريف |
|---|---|
| موازنة الخلايا | عملية معادلة الجهد وحالة الشحن (SOC) للخلايا الفردية في حزمة متسلسلة. |
| الموازنة السلبية | طريقة تبدد الطاقة من الخلية ذات الجهد الأعلى كحرارة عبر مقاومة تفريغ. |
| الموازنة النشطة | طريقة تعيد توزيع الطاقة من الخلايا عالية الجهد إلى الخلايا منخفضة الجهد باستخدام المكثفات أو المحاثات. |
| BMS (نظام إدارة البطارية) | نظام إلكتروني يدير بطارية قابلة لإعادة الشحن (خلية أو حزمة)، ويحميها من العمل خارج منطقة التشغيل الآمنة. |
| SOC (حالة الشحن) | مستوى شحن البطارية الكهربائية بالنسبة لسعتها، وعادة ما يتم التعبير عنه كنسبة مئوية. |
| SOH (حالة الصحة) | مقياس لجودة حالة البطارية (أو الخلية، أو حزمة البطارية)، مقارنة بظروفها المثالية. |
| مقاومة التفريغ | مقاومة طاقة تستخدم في الموازنة السلبية لتصريف الشحن الزائد من الخلية. |
| Kelvin Connection | طريقة توصيل بأربعة أسلاك تُستخدم لقياس الجهد بدقة عن طريق التخلص من تأثير مقاومة الأسلاك. |
| OCV (Open Circuit Voltage) | الفرق في الجهد الكهربائي بين طرفي جهاز عند فصله عن أي دائرة كهربائية. |
| C-Rate | مقياس لمعدل تفريغ البطارية بالنسبة لسعتها القصوى. |
| Thermal Runaway | حالة يؤدي فيها ارتفاع درجة الحرارة إلى تغيير الظروف بطريقة تسبب زيادة إضافية في درجة الحرارة، مما يؤدي غالبًا إلى التلف. |
| Hysteresis | الفرق بين الجهد الذي يبدأ عنده الموازنة والجهد الذي تتوقف عنده، مما يمنع التذبذب السريع. |
موازنة نظام إدارة البطارية (BMS)
هل أنت مستعد لنقل تصميم لوحة موازنة BMS الخاصة بك من النموذج الأولي إلى الإنتاج؟ توفر APTPCB مراجعات DFM شاملة لاكتشاف المشكلات الحرارية والتخطيطية قبل أن تدفع مقابل الأدوات. أرسل لنا ملفات Gerber الخاصة بك، وقائمة المواد (BOM)، ومتطلبات الاختبار للحصول على عرض سعر دقيق في غضون 24 ساعة.
موازنة نظام إدارة البطارية (BMS)
يتطلب التصميم الناجح لللوحة موازنة BMS نهجًا صارمًا لإدارة الحرارة، ودقة استشعار الجهد، واختيار المكونات. سواء اخترت نظام تفريغ سلبي فعال من حيث التكلفة أو طوبولوجيا نشطة عالية الكفاءة، فإن سلامة تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) تحدد أمان وعمر حزمة البطارية. باتباع المواصفات وخطوات استكشاف الأخطاء وإصلاحها الموضحة أعلاه، يمكنك ضمان أن يوفر نظام إدارة البطارية (BMS) الخاص بك أداءً موثوقًا به في الميدان.