تزداد شعبية البطاريات القابلة لإعادة الشحن بأنواعها المختلفة في حياتنا. جميع الأجهزة الإلكترونية المحمولة والمعدات الكهربائية مزودة ببطاريات خاصة بها. مراقبة حالة البطارية ضرورية ومفيدة للمستخدم النهائي.
كيف تراقب سعة البطارية المتبقية، أي كم من الوقت تعمل بطاريتي بشكل طبيعي؟ هناك ثلاث خوارزميات لقياس سعة البطارية المتبقية: طريقة "البحث عن منحنى الجهد والسعة"، و"التيار المتراكم"، و"تتبع المعاوقة".
أولاً، سنناقش طريقة "البحث عن منحنى الجهد-السعة"، والتي نسميها VCL. تُعد هذه الخوارزمية تقنية بسيطة في جميع جوانبها الثلاث. تقوم VCL بمراقبة جهد طرف البطارية ومقارنة القيمة المقاسة بجدول الجهد-السعة الثابت المدمج، ثم تُعطي نتيجة لحالة السعة المتبقية النسبية. يختلف منحنى الجهد-السعة باختلاف أنواع البطاريات الكيميائية. علاوة على ذلك، حتى في نفس حزمة البطارية، سيختلف هذا المنحنى عند تيار تفريغ أعلى أو أقل. لذا، من السهل فهم سبب حصول هذه الطريقة على نتيجة إجمالية أو تقريبية فقط. عمومًا، تتمتع منتجات مراقبة بطاريات VCL بتسامح نسبي للسعة المتبقية يتراوح بين 10% و20%.
على سبيل المثال، تم ذكر BG1-XXXX هنا. يمكنك النقر نقرًا مزدوجًا على الكلمات الزرقاء للحصول على بيانات أكثر تفصيلًا حول عداد أو مؤشر البطارية هذا.
مقياس البطارية من سلسلة H BG1-XXX (مقياس وقود البطارية)
|
ميزة |
| مُصمم خصيصًا لبطاريات 3.6 فولت إلى 48 فولت ليثيوم أيون/بوليمر، أو NiMH، أو بطاريات الرصاص الحمضية. | |
| مؤشر LED مكون من 5 أجزاء، ودقة سعة 10%. | |
| شريحة MCU مدمجة، تقيس سعة البطارية بدقة. | |
| حجم نحيف للغاية: 42 × 22 × 5 مم، يتم تثبيته بسهولة: ورقة سفلية ذاتية اللصق. | |
| حماية من عكس القطبية. | |
| HBG1-LX (X=1~10) لمجموعة بطاريات ليثيوم أيون/بوليمر من السلسلة 1~10 | |
| HBG1-NXX (XX=3~40) لمجموعة بطاريات NIMH 3.6 فولت~48 فولت | |
|
HBG1-AXX (XX=6~48) لبطارية الرصاص الحمضية 6 فولت~48 فولت. |
يتميز هذا النوع من مؤشرات مراقبة البطارية ببساطته وقلة تكلفته. إذا كانت دقة المؤشر تتراوح بين 10% و20%، فإن مؤشر VCL هو الخيار الأمثل.
ثانيًا، نُقدّم خوارزميات "تراكم التيار" (المُسمّاة هنا CA)، وتُسمّى هذه الطريقة أيضًا "حاسبة كولومب" أو "تكامل التيار". يتتبع مُراقب البطارية المُزوّد بوظيفة CA السعة المتبقية للبطارية باستخدام مُراكم التيار. تُحافظ طريقة CA على إجمالي التيار المُتراكم الصافي الداخل والخارج من البطارية. عادةً، يُستخدم سجلان في هذه الأجهزة: سجل لتجميع تيار الشحن فقط، وسجل لتجميع تيار التفريغ. باستخدام وظيفة CA، لا يحسب مُراقب البطارية السعة المتبقية النسبية فحسب، بل يقيس أيضًا السعة المطلقة (بالآمبير/ساعة). بالمقارنة مع طريقة "البحث عن منحنى الجهد والسعة"، تتميز خوارزمية CA بدقة أعلى (تصل عادةً إلى +-5%)، ولكنها تتطلب مستشعر تيار إضافي، مما يُؤدي إلى تركيب أسلاك أكثر تعقيدًا.
يستخدم كلٌّ من جهازي قياس البطارية BG2-XXXX وBG3-XXXX من Green Digital Power-Tech هذه الطريقة. الجداول التالية تُقدّم مقدمةً موجزة.
جهاز مراقبة البطارية الرقمي HBG2-XXX-X
|
ميزة |
| مُصمم لبطاريات 6.4 فولت إلى 48 فولت ليثيوم أيون/بوليمر، أو LiFePo4، أو NiMH، أو NiCd، أو الرصاص الحمضي. | |
| شاشة رقمية لمراقبة الجهد/التيار والسعة بسهولة. | |
| شريحة AVR مدمجة لقياس معلمات البطارية بدقة. | |
| التركيب سهل: يتم توفير 4 فتحات M3. | |
| حماية الإدخال من عكس القطبية. | |
| الحد الأقصى للتيار المسموح به: 5 أمبير، 10 أمبير، 18 أمبير أو 28 أمبير (يتم تحديده حسب رقم اللاحقة الأخير) | |
| مع موصل التحكم في التشغيل/الإيقاف في اللوحة. | |
|
الحجم: الطول × العرض × الارتفاع = 98 × 35 × 25 مم |
مؤشر قياس البطارية لسلسلة HBG-3-XXX (شاشة LCD)
|
ميزة |
| مُصمم خصيصًا لبطاريات 6 فولت إلى 48 فولت ليثيوم أيون/بوليمر، أو NiMH، أو بطاريات الرصاص الحمضية. | |
| لوحة عرض LCD منخفضة التكلفة، وسهلة القراءة لجميع معلمات البطارية | |
| شريحة AVR MCU مدمجة، تقيس بدقة جهد البطارية والتيار ومقياس سعة الوقود. | |
| حافظة عداد الصناعة القياسية، سهلة التركيب والتثبيت. | |
| حماية من عكس القطبية. | |
| تم توفير مستشعر التيار ومستشعر درجة الحرارة. | |
|
|
|
|
|
الخوارزمية الثالثة تُسمى تقنية Impedance Track™ (IT). هذه الطريقة علامة تجارية مسجلة لشركة Texas Instruments (TI). زعمت شركة Texas Instruments أن هذه الخوارزمية أكثر دقة من خوارزميتي البحث عن منحنى الجهد والسعة وتراكم التيار. إذا كنت مهتمًا، يمكنك زيارة موقع شركة Texas Instruments الإلكتروني لمعرفة المزيد من التفاصيل حول هذه التقنية.
هناك ثلاث طرق لعرض السعة المتبقية لحزمة البطارية. الطريقة البسيطة هي استخدام مصفوفة LED، مثل مؤشر البطارية BG1-XXXX. أما الطريقة الأفضل والأغلى قليلاً فهي استخدام شاشة LCD، مثل شاشة مراقبة البطارية BG2-XXXX (أو ما يُسمى عداد البطارية). إذا كان جهازك مزودًا بمنفذ اتصال SMBus، فيمكن لـ BMS-Lxx استخدام هذا البروتوكول لنقل جميع عدادات البطارية إلى جهاز المستخدم.