برد

محدوده ایمن دمای کاری: 0–45°C (شارژ) و −20–60°C (دشارژ).

جریان شارژ/دشارژ محدود می‌شود تا دما به 50°C نرسد.

مثال: پک ۱۰ سل سری با جریان 10A، دما ≈42°C بدون خنک‌کننده. افزودن فن یا هیت‌سینک دما را به 36–38°C کاهش می‌دهد.

BMS ولتاژ و جریان را پایش کرده و در صورت مشاهده اضافه‌ولتاژ (>4.2V/سل)، کم‌ولتاژ (<2.5V/سل) یا جریان بیشینه (>C-rate) واکنش نشان می‌دهد.

مثال: پک ۳۶ ولتی، جریان شارژ حداکثر 20A (C-rate≈1C). جریان بیش از 25A باعث قطع شارژ و هشدار می‌شود.

مشکل اصلی: عدم تعادل ولتاژ و اختلاف ظرفیت سل‌ها.

BMS با الگوریتم Passive یا Active، اختلاف ولتاژ را کاهش می‌دهد.

مثال: 4 ماژول ۳ سل سری × ۳ سل موازی. اختلاف ولتاژ سل‌ها پس از 50 چرخه بدون تعادل ≈0.15V، با Passive ≈0.05V.

دقت ولتاژ: ±2 mV

دقت جریان: ±0.5%

زمان پاسخ به خطا: <10 ms

ظرفیت تعادل سل: 100–500 mA (Passive)

محدوده دما برای ایمنی: 0–45°C

دانشجویان می‌توانند این شاخص‌ها را با پروژه‌های آزمایشگاهی و داده‌های واقعی سل‌ها اندازه‌گیری و مقایسه کنند.

بدون BMS، سل‌ها می‌توانند دچار اضافه‌ولتاژ یا کم‌ولتاژ شوند که باعث کاهش عمر، افت ظرفیت و خطر ایمنی می‌شود.

در پک ۳۶ ولتی (۱۰ سل سری)، اختلاف ولتاژ فقط ۰.۱ ولت بین سل‌ها می‌تواند ۵٪ از ظرفیت کل را از دست بدهد.

پایش جریان و دما برای جلوگیری از شارژ/دشارژ بیشینه الزامی است؛ بدون BMS، جریان‌های بیشینه می‌توانند باعث دماهای ۷۰–۸۰°C شوند که بالاتر از محدوده ایمنی ۴۵–۵۰°C است.

ولتاژ: اندازه‌گیری با ADC با رزولوشن 12–16 بیت؛ دقت ±1–2 mV برای هر سل.

جریان: استفاده از شنت با مقاومت کم (≈0.5–1 mΩ) و تقویت‌کننده عملیاتی دقیق.

خطاهای عملی شامل Drift دما، نویز محیطی و خطای سنسور هستند. برای اصلاح از فیلتر دیجیتال، میانگین‌گیری نمونه‌های چندثانیه‌ای و کالیبراسیون دوره‌ای استفاده می‌شود.

مثال: با جریان ۵۰A و مقاومت شنت 1 mΩ، ولتاژ روی شنت ≈ 50 mV است؛ یک ADC 12 بیتی با ولتاژ مرجع 3.3V دقت ≈0.8 mV دارد که برای BMS کافی است.

Passive: انرژی اضافی سل با ولتاژ بالاتر به مقاومت تبدیل می‌شود. بازده پایین (≈90–95٪) اما ساده.

Active: انرژی از سل‌های پر ولتاژ به سل‌های کم ولتاژ منتقل می‌شود، بازده >98٪، مناسب پک‌های بزرگ (>100 سل).

محدودیت عملی: جریان تعادل سل‌های کوچک ≈ 100–500 mA و جریان تعادل ماژول ≈ 1–2 A.

مثال: اختلاف 0.1V بین سل‌ها در پک 96 سل، زمان تعادل ≈ 3–6 ساعت (Passive) و ≈ 1–2 ساعت (Active).

روش ساده: مقایسه ظرفیت چرخه فعلی با ظرفیت اولیه.

مثال: یک سل 3 Ah ظرفیت اولیه دارد و پس از 200 چرخه ظرفیت 2.7 Ah شده است → SOH ≈ 90٪.

روش پیشرفته: مدل مدار معادل (RC Equivalent Circuit Model) و تحلیل افت مقاومت داخلی و ولتاژ. دقت ۵–۱۰٪.