به گزارش پایگاه خبری شبکه آزمایشگاهی فناوری‌های راهبردی، از خودروهای الکتریکی بسیار شنیده‌ایم. فناوری نوظهوری که هنوز آن‌طور که باید و شاید پای خود را در دنیای رقابت میان نوآوری‌ها و فناوریها گوناگون مستحکم نکرده و شاید یکی از دلایل این موضوع را بتوان در میزان کارآمدی این محصولات از لحاظ پایداری و مدت زمان آماده به کار آن عنوان کرد.
بستری برای توسعه فناوریها
امروزه ذخیره‌سازی انرژی و مدیریت آن نیز همگام با عرصه پرشتاب و رقابتی فناوری‌های دیجیتال و الکترونیک، ساختاری هوشمندانه یافته است و رد باتری‌های هوشمند را در تلفن‌های همراه، ردیاب‌ها، خودروها و تجهیزات دفاعی به وفور می‌توان یافت. باتری‌های هوشمند قرار است ضمن ایجاد تحولی در حوزه ذخیره‌سازی و مصرف انرژی، ضمن حفاظت از محیط زیست، قابلیت‌های تازه‌ای را به دنیای فناوری بیفزایند.
انواع باتری‌های لیتیومی به دلیل مشخصات کاربری مطلوب، یکی از بهترین گزینه‌ها برای استفاده در خودروهای الکتریکی و هیبرید به شمار می‌روند. تولید این نوع باتری‌ها به شکل قابل توجهی در حال رشد و کاربردهای آن در حال توسعه است. از طرفی این باتری‌ها به استفاده نادرست بسیار حساس هستند. مواردی مانند شارژ بیش از حد و افزایش بی رویه دما، ممکن است باعث انبساط، اشتعال و حتی انفجار باتری لیتیومی شود.
سیستم مدیریت باتری در خودروهای الکتریکی و هیبرید الکتریکی وظیفه تامین بالاترین حد عملکرد و عمر و همچنین حفاظت باتری را بر عهده دارد. از طرفی سیستم مدیریت باتری باید بتواند وضعیت باتری را به واحد کنترل مرکزی خودرو اطلاع دهد.
هوشمندی در ذخیره‌سازی
یک باتری هوشمند یا یک بسته باتری هوشمند شامل سیستم مدیریت باتری(BMS) است. این باتری‌ها برای استفاده در رایانه قابل حمل، تلفن‌های همراه، تبلت و به تازگی خودروهای الکتریکی و هیبریدی طراحی شده‌اند. علاوه بر قطب‌های مثبت و منفی معمول، یک باتری هوشمند دارای دو یا چند پایانه برای اتصال به سامانه هوشمند مدیریت باتری و حسگرها است.
این سامانه‌ها که با سلول‌های باتری یک مجموعه هوشمند و کارآمد را تشکیل می‌دهند، می‌تواند ولتاژ و جریان را اندازه گیری کرده و سطح شارژ و میزان سلامت باتری را اعلام کند. یک باتری هوشمند می تواند با یک شارژکننده باتری هوشمند و یک طریق رابط کاربری با سامانه مدیریت باتری ارتباط برقرار کرده و در مواقع لازم می‌تواند روند شارژ را متوقف، درخواست شارژ کند و از مصرف انرژی اضافی جلوگیری کند.
برای شارژ باتری هوشمند، عمدتا از منبع تغذیه حالت سوئیچ استفاده می‌شود که توانایی کنترل و مدیریت سیستم شارژ باتری برخوردار باشد و بتواند روند شارژ را کنترل و نظارت کند. فرآیند شارژ توسط سامانه مدیریت باتری، نظارت و کنترل می شود، در نتیجه امنیت در سیستم افزایش می‌یابد. البته همه باتری‌ها از این قابلیت برخوردار نیستند و عمدتاً برای باتری‌های لیتیومی استفاده می‌شود.
توسعه فناوری بومی ذخیره‌سازی هوشمند انرژی
در حال حاضر شرکت‌های دانش بنیان و خلاق داخلی به حوزه تولید باتری‌های هوشمند وارد شده‌اند و در بخش‌های فناورانه‌ای چون پژوهشکده خودرو، سوخت و محیط زیست، فناوری سامانه‌های مدیریت هوشمند باتری توسعه می‌یابد.
توپولوژی مورد استفاده در ساخت سامانه مدیریت باتری، ساختاری مرکزی و محلی است. در این ساختار هر پک باتری مجهز به یک سامانه مرکزی است. حفاظت از مجموعه به وسیله برد مدیریت مرکزی صورت می‌گیرد که تصمیم‌گیری آن بر اساس اطلاعات حاصل از برد مرکزی و اطلاعات دریافتی از بردهای محلی است.
ارتباط بین بردهای محلی و برد مرکزی توسط پروتکل‌های ارتباطی هوشمند صورت می‌گیرد و در این ساختار، بردهای محلی اطلاعاتی از قبیل حداقل و حداکثر دمای سلول موجود در پک، حالت خطای ولتاژ، جریان و دما را به برد مرکزی ارسال می‌کند. برد مرکزی بر اساس اطلاعات دریافتی از بردهای محلی و همچنین اطلاعات پک متصل به برد مرکزی تصمیمات حفاظتی لازم را صورت می‌دهد.
ترکیب نرم‌افزار و سخت‌افزار
سیستم مدیریت باتری طراحی شده از دو برد مجزا شامل یک برد آنالوگ و یک برد کنترلی است. برد آنالوگ وظیفه قرائت ولتاژ و دمای سلول‌ها و متعادل سازی را بر عهده دارد و برد کنترلی، اطلاعات مربوط به سلول‌ها را دریافت کرده و اعمال حفاظتی لازم را انجام می‌دهد. این دو برد به صورت عمودی روی هم قرار گرفته و سیستم مدیریت باتری را تشکیل می‌دهند.
معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، با حمایت از شرکت‌های دانش بنیان و خلاق در حوزه حمل و نقل پیشرفته، انرژی و دیجیتال، زمینه را برای توسعه فناوریها و محصولات دانش بنیان حوزه ذخیره‌سازی هوشمند انرژی فراهم کرده است. به طوری‌که در حال حاضر تعدادی از شرکت‌های دانش بنیان توانسته‌اند فناوری باتری‌های هوشمند را توسعه دهند.
