الدور الحاسم لأجهزة الاستشعار في أنظمة إدارة بطاريات السيارات (نظام إدارة البطاريات)
مقدمة
مع تسارع صناعة السيارات نحو التحول إلى الكهرباء،أنظمة إدارة البطاريات (نظام إدارة البطاريات)أصبحت السيارات الكهربائية العمود الفقري للسيارات الكهربائية والهجينة والهجينة القابلة للشحن. ومن بين المكونات الرئيسية التي تضمن السلامة والكفاءة وطول العمر،أجهزة الاستشعاريلعبون دورًا لا غنى عنه. فهم يراقبون معايير مهمة مثلالجهد والتيار ودرجة الحرارة وحالة الشحنة (نظام على رقاقة)، مما يتيح اتخاذ القرارات في الوقت الحقيقي وآليات الحماية.
تستكشف هذه المقالةأنواع أجهزة الاستشعار المستخدمة في نظام إدارة البطاريات (نظام إدارة البطاريات)، ووظائفها، وتأثيرها على أداء المركبات الكهربائية وسلامتها.
1. أنواع المستشعرات في أنظمة إدارة بطاريات السيارات
(1) أجهزة استشعار التيار
تقيس أجهزة الاستشعار الحاليةتدفق الكهرباءداخل وخارج حزمة البطارية. وهي ضرورية لـ:
حساب حالة الشحن (نظام على رقاقة)- من خلال دمج التيار مع مرور الوقت، يحدد نظام إدارة البطارية (نظام إدارة البطاريات) مقدار الشحنة المتبقية.
حماية من التيار الزائد- يمنع الضرر الناتج عن التفريغ الزائد أو تيارات الشحن.
التحكم في الكبح المتجدد- في السيارات الكهربائية، تساعد أجهزة استشعار التيار في إدارة استعادة الطاقة أثناء الكبح.
التقنيات الشائعة:
أجهزة استشعار تأثير هول(غير تدخلي، مناسب للتيارات العالية)
مقاومات التحويل(دقة عالية، تستخدم في تطبيقات التيار المنخفض)
أجهزة استشعار التيار ذات الحلقة المفتوحة والمغلقة(موازنة التكلفة والدقة)
(2) أجهزة استشعار الجهد
تراقب أجهزة استشعار الجهدالجهد الكهربائيعبر خلايا البطارية الفردية أو الحزمة بأكملها. تشمل وظائفها:
موازنة الخلايا- ضمان تشغيل جميع الخلايا بجهد مماثل لمنع الشحن الزائد أو التفريغ العميق.
تقدير حالة الشحن (نظام على رقاقة) وحالة الصحة (سوه)– تساعد اتجاهات الجهد الكهربي في التنبؤ بشيخوخة البطارية والسعة المتبقية.
اكتشاف الخطأ- تشير طفرات أو انخفاضات الجهد غير الطبيعية إلى احتمال حدوث ماس كهربائي أو فشل في الخلية.
المتطلبات الرئيسية:
عاليالدقة (±10 مللي فولت أو أفضل)
سريعوقت الاستجابةللتغيرات الديناميكية في الجهد
عزللمنع التداخل الكهربائي
(3) أجهزة استشعار درجة الحرارة
تُعد درجة الحرارة من أهم العوامل المؤثرة على أداء البطارية وسلامتها. تراقب أجهزة الاستشعار ما يلي:
درجة حرارة الخلية- يمنع ارتفاع درجة الحرارة (الهروب الحراري) ويضمن تفاعلات كيميائية مثالية.
كفاءة نظام التبريد- ضبط المراوح أو التبريد السائل أو مشعات الحرارة استنادًا إلى البيانات في الوقت الفعلي.
التحكم في سرعة الشحن– قد تتطلب درجات الحرارة المرتفعة معدلات شحن منخفضة لتجنب التلف.
الأنواع الشائعة:
الثرمستورات ذات معامل درجة الحرارة السالب (المجلس الوطني الانتقالي)(فعالة من حيث التكلفة، وحساسية عالية)
أجهزة كشف درجة الحرارة المقاومة (أجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة)(أكثر استقرارا ولكن باهظ الثمن)
أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء (الأشعة تحت الحمراء)(غير تلامسية، تستخدم في بعض أنظمة إدارة البطاريات المتقدمة)
(4) أجهزة استشعار الضغط والغاز (نظام إدارة المباني المتقدم)
أجهزة استشعار الضغطاكتشاف تورم في خلايا البطارية (علامة على وجود مشاكل داخلية).
أجهزة استشعار الغازمراقبة لغازات التنفيس(على سبيل المثال، ثاني أكسيد الكربون، الهيدروجين) في حالة الهروب الحراري.
2. كيف تعمل المستشعرات على تعزيز وظائف نظام إدارة البطاريات (نظام إدارة البطاريات)
(1) السلامة والحماية
منع الشحن الزائد/التفريغ الزائد– تعمل أجهزة استشعار الجهد والتيار على ضمان عمل الخلايا ضمن الحدود الآمنة.
التخفيف من الانفلات الحراري– تعمل أجهزة استشعار درجة الحرارة على تشغيل التبريد أو إيقاف التشغيل في حالة اكتشاف ارتفاع درجة الحرارة.
كشف الدائرة القصيرة- تؤدي طفرات التيار السريعة إلى تنشيط الدوائر الوقائية.
(2) تحسين الأداء
دقة حالة الشحن (نظام على رقاقة)- الاستشعار الدقيق للتيار والجهد يحسن تقدير النطاق المتبقي.
مراقبة حالة الصحة– تشير اتجاهات الجهد ودرجة الحرارة طويلة الأمد إلى تدهور البطارية.
إدارة الطاقة الديناميكية- ضبط توصيل الطاقة استنادًا إلى بيانات المستشعر في الوقت الفعلي لتحقيق الكفاءة.
(3) الشحن الذكي وإدارة الطاقة
التحكم في الشحن السريع- تعمل أجهزة استشعار درجة الحرارة والتيار على تنظيم سرعة الشحن لمنع التلف.
كفاءة الكبح المتجدد- تعمل أجهزة الاستشعار الحالية على تحسين استعادة الطاقة في المركبات الكهربائية.
موازنة التحميل- ضمان توزيع الطاقة بشكل متساوي في مجموعات البطاريات متعددة الخلايا.
3. الاتجاهات المستقبلية في تكنولوجيا مستشعرات نظام إدارة البطاريات
شبكات الاستشعار اللاسلكية (شبكات الاستشعار اللاسلكية)- تقليل تعقيد الأسلاك في مجموعات البطاريات الكبيرة.
الصيانة التنبؤية المدعومة بالذكاء الاصطناعي- تقوم خوارزميات التعلم الآلي بتحليل بيانات المستشعر للكشف المبكر عن الأعطال.
تكامل بطارية الحالة الصلبة– ستتطلب الكيمياء الجديدة مراقبة درجة الحرارة والضغط بشكل أكثر دقة.
أجهزة استشعار مصغرة وعالية الدقة- تحسين الدقة والمتانة لسيارات الجيل القادم الكهربائية.
خاتمة
أجهزة الاستشعار هيديه ... و آذان من نظام إدارة البطارياتلضمان تشغيل بطاريات السيارات الكهربائية بأمان وكفاءة وموثوقية.مراقبة التيار والجهد للتحكم في درجة الحرارة، هذه المكونات تمكناتخاذ القرارات في الوقت الفعلي، ومنع الأخطاء، وتحسين الأداء. مع تحرك صناعة السيارات نحواستقلالية أعلى، وشحن أسرع، وعمر بطارية أطولوستلعب تقنيات الاستشعار المتقدمة دوراً أكثر أهمية في تشكيل مستقبل التنقل الكهربائي.
النقاط الرئيسية:
✅أجهزة استشعار التيارقياس تدفق الشحنة/التفريغ لنظام الطاقة والحماية.
✅أجهزة استشعار الجهدضمان توازن الخلايا واكتشاف الأعطال الكهربائية.
✅أجهزة استشعار درجة الحرارةمنع ارتفاع درجة الحرارة وتحسين التبريد.
✅أجهزة الاستشعار المستقبليةستكون أكثر ذكاءً، وأكثر لاسلكية، وأكثر دقة.
هل ترغب في التعمق أكثر في نوع معين من المستشعرات أو تطبيقه في السيارات الكهربائية؟ شاركنا رأيك في التعليقات أو تواصل مع فريقنا الفني للحصول على رؤى الخبراء.
