تلعب أنظمة إدارة البطاريات (BMS) دورًا بالغ الأهمية في المركبات الكهربائية، وأنظمة تخزين الطاقة، وحزم البطاريات الصناعية، وتطبيقات الطاقة المتجددة. ومع ازدياد تعقيد إلكترونيات أنظمة إدارة البطاريات، أصبح ضمان التوافق الكهرومغناطيسي جزءًا أساسيًا من تطوير المنتجات.
يتحقق اختبار التوافق الكهرومغناطيسي من أن نظام إدارة البطارية يمكن أن يعمل بشكل موثوق دون توليد تداخل كهرومغناطيسي مفرط أو أن يصبح عرضة للاضطرابات الكهرومغناطيسية الخارجية.
لماذا يتطلب نظام إدارة المباني اختبار التوافق الكهرومغناطيسي؟
يقوم نظام إدارة البطاريات الحديث بأكثر بكثير من مجرد مراقبة البطارية.
تشمل الوظائف النموذجية ما يلي:
* قياس جهد الخلية
* مراقبة درجة الحرارة
* استشعار التيار
* حساب حالة الشحن (SOC)
* موازنة الخلايا
* اتصال CAN
* الحماية من الأعطال
تعتمد هذه الوظائف على دوائر تناظرية ورقمية حساسة قد تتأثر بالتداخل الكهرومغناطيسي.
قد يؤدي تعطل نظام إدارة المباني إلى قياسات غير دقيقة، أو أعطال في الاتصال، أو انقطاعات في الشحن، أو إيقاف تشغيل النظام بشكل غير متوقع.
معايير التوافق الكهرومغناطيسي الشائعة لأنظمة إدارة المباني
يعتمد معيار التوافق الكهرومغناطيسي المطبق على التطبيق النهائي.
تشمل المعايير المستخدمة بشكل متكرر ما يلي:
* CISPR 25
* آيزو 11452
سلسلة IEC 61000-4
* UNECE R10
بالنسبة للمركبات الكهربائية، يتم استخدام CISPR 25 بشكل شائع للانبعاثات الموصلة والمشعة، بينما يقوم ISO 11452 بتقييم أداء المناعة الإشعاعية.
قد تتبع أنظمة البطاريات الصناعية بدلاً من ذلك معايير المناعة IEC 61000.
اختبار المناعة الإشعاعية
يقيّم اختبار المناعة الإشعاعية ما إذا كان نظام إدارة المباني يستمر في العمل بشكل صحيح عند تعرضه للمجالات الكهرومغناطيسية للترددات الراديوية.
يتضمن نظام الاختبار النموذجي ما يلي:
مولد إشارات الترددات اللاسلكية
* مضخم طاقة الترددات اللاسلكية
هوائي EMC
* مسبار ميداني
* غرفة شبه عديمة الصدى
يتطلب توليد مجال الترددات الراديوية المستقر مضخمات طاقة ترددات راديوية موثوقة وهوائيات EMC مختارة بشكل صحيح.
قد تتطلب نطاقات التردد المختلفة هوائيات ثنائية المخروط، أو لوغاريتمية دورية، أو هوائيات قرنية لتحقيق شدة مجال محددة.
تم إجراء اختبار الانبعاثات
تتصل وحدات نظام إدارة المباني بأنظمة توزيع الطاقة وشبكات الاتصالات، مما يجعل الانبعاثات الموصلة اعتبارًا مهمًا.
تُقيّم الاختبارات عادةً الضوضاء المنقولة عبر:
* خطوط الطاقة ذات التيار المستمر
* كابلات الاتصالات
* واجهات التحكم
A ليسن يُستخدم عادةً أثناء قياسات الانبعاثات الموصلة لتوفير معاوقة موحدة وتحليل دقيق للضوضاء.
غالباً ما يتطلب تقليل الانبعاثات الموصلة تحسين تصميم لوحة الدوائر المطبوعة، والترشيح، والتأريض.
اختبار الانبعاث المشع
يمكن أن تولد دوائر التبديل عالية السرعة، واتصالات CAN، ومحولات DC/DC، ودوائر الموازنة انبعاثات كهرومغناطيسية.
أثناء اختبار الانبعاثات المشعة، يقوم المهندسون بتقييم ما إذا كانت الانبعاثات لا تزال أقل من الحدود التنظيمية.
يعد التدريع المناسب للعلبة، وإدارة الكابلات، وتصميم لوحة الدوائر المطبوعة أمراً ضرورياً للتحكم في إشعاع الترددات اللاسلكية.
التحديات النموذجية المتعلقة بالتوافق الكهرومغناطيسي في تصميم أنظمة إدارة المباني
تشمل المشكلات الشائعة المتعلقة بالتوافق الكهرومغناطيسي ما يلي:
* ضوضاء محول التبديل
* تداخل ناقل CAN
* تقلبات موازنة البطارية
* ضعف تأريض لوحة الدوائر المطبوعة
* أسلاك استشعار طويلة
* إشعاع الحلقة عالي التيار
قد لا تظهر هذه المشاكل أثناء الاختبارات الوظيفية العادية ولكنها تصبح واضحة أثناء تقييمات التوافق الكهرومغناطيسي المعيارية.
يساعد تحسين التصميم في المراحل المبكرة على تقليل مخاطر الحصول على الشهادات في المراحل اللاحقة.
أهمية اختبار الامتثال المسبق
يقوم العديد من مصنعي أنظمة إدارة المباني (BMS) بإجراء اختبارات التوافق الكهرومغناطيسي الداخلية قبل تقديم المنتجات للحصول على الشهادة.
تشمل المزايا ما يلي:
* استكشاف الأخطاء وإصلاحها بشكل أسرع
* انخفاض تكاليف إعادة التصميم
* تحسين معدل النجاح من المحاولة الأولى
* تقليل وقت إصدار الشهادة
غالباً ما تقوم الشركات التي تُنشئ قدرات داخلية في مجال التوافق الكهرومغناطيسي بتنفيذ عمليات كاملة. حلول إعداد مختبرات التوافق الكهرومغناطيسي لدعم اختبار التطوير، والتحقق من التصميم، والتحقق من صحة الإنتاج.
تصميم التوافق الكهرومغناطيسي يمثل تحديًا على مستوى النظام
يعتمد الأداء الناجح للتوافق الكهرومغناطيسي على التفاعل بين تصميم لوحة الدوائر المطبوعة، واستراتيجية التأريض، وتصميم الغلاف، وتوجيه الكابلات، والترشيح، وبنية النظام.
إن تحسين هذه العوامل خلال مرحلة التصميم يسمح لأنظمة إدارة البطاريات بتحقيق موثوقية أعلى مع تلبية متطلبات الامتثال الكهرومغناطيسي المتزايدة الصرامة للمركبات الكهربائية وتطبيقات تخزين الطاقة.
