Wsiadasz do swojego pojazdu elektrycznego, włączasz go, a zestaw wskaźników pokazuje liczbę kilometrów, które możesz przejechać. W oparciu o ten zakres decydujesz, jakie postoje pokonasz, aby dotrzeć do celu, ale czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, jak Twój pojazd oblicza odległość, jaką może przebyć?
Cóż, system zarządzania akumulatorem lub BMS monitoruje zestaw akumulatorów, który zasila Twój pojazd elektryczny i szacuje zasięg za Ciebie. Co więcej, system monitoruje kondycję akumulatora i zapewnia, że jest bezpieczny w użyciu.
Zrozumienie akumulatorów i ogniw litowo-jonowych
Zanim przejdziemy do systemów zarządzania baterią, ważne jest, aby zrozumieć, w jaki sposób powstają zestawy baterii.
Pakiet akumulatorów w pojeździe elektrycznym składa się z ogniw litowo-jonowych, które są ze sobą połączone, tworząc moduł pakietu akumulatorów. Te moduły są dalej połączone z innymi modułami, aby stworzyć pakiet baterii. Ta modułowa konstrukcja pomaga w efektywnym zarządzaniu akumulatorem i poprawia łatwość serwisowania. Dzięki tej architekturze projektowej producent pakietu akumulatorów może wymienić wadliwy moduł zamiast wymieniać cały pakiet akumulatorów.
Pod względem zalet ogniwa litowo-jonowe oferują kilka cech, takich jak wysoki stosunek mocy do masy stosunek, wysoka sprawność energetyczna, niska charakterystyka samorozładowania i dobra wysoka temperatura wydajność. Ze względu na te cechy, ogniwa litowo-jonowe są najlepszym wyborem dla pojazdów elektrycznych, ale akumulatory te nie są bezbłędne i technologia baterii półprzewodnikowych próbuje rozwiązać problemy związane z akumulatorami litowo-jonowymi.
Inną rzeczą, na którą należy zwrócić uwagę, jest to, że ogniwa litowo-jonowe mogą oferować wymienione powyżej zalety tylko wtedy, gdy działają w określonych granicach. Poniżej znajduje się krótki przegląd tych ograniczeń operacyjnych.
- Specyfikacje napięcia: Akumulator w pojeździe elektrycznym składa się z kilku ogniw litowo-jonowych. Aby spojrzeć z innej perspektywy, Tesla Roadster ma 6831 ogniw, a każde z tych ogniw musi działać w określonym zakresie napięcia. W przypadku większości ogniw ten zakres wynosi od 3,0 do 4,1 woltów. Jeśli ogniwa są używane poza tymi zakresami, żywotność akumulatora i jego wydajność ulegają pogorszeniu.
- Granice temperatury: Oprócz limitów napięcia należy również monitorować temperaturę akumulatorów litowo-jonowych. W przypadku większości komórek ten zakres wynosi od -4 do 131 stopni Fahrenheita (od -20 do 55 stopni Celsjusza). Jeśli ogniwa są eksploatowane poza tymi zakresami temperatur, wydajność i żywotność akumulatora mogą drastycznie spaść.
- Aktualne losowanie: Należy również monitorować ilość prądu pobieranego z ogniw. Jeśli ilość prądu pobieranego z ogniw wykracza poza określone granice, żywotność ogniw spada wykładniczo.
- Prąd ładowania: Akumulator należy również monitorować podczas ładowania. Dzieje się tak, ponieważ duże ilości prądu są pompowane do akumulatora w krótkim czasie, co zwykle ma miejsce podczas szybkie ładowanie za pomocą ładowarek poziomu 3. Ze względu na duży przepływ prądu w akumulatorze, ogniwa mogą się przeładować, powodując ich nagrzewanie się, pogarszając żywotność i wydajność ogniw.
Ponieważ kilka parametrów musi być monitorowanych w celu uzyskania optymalnej wydajności akumulatora, wymaga on Systemu Zarządzania Akumulatorem. Ten system zarządzania jest urządzeniem obliczeniowym, które monitoruje kilka cech każdej komórki i zapewnia, że zestaw baterii działa w określonych granicach.
Co się stanie, jeśli komórki nie działają w zalecanych granicach?
Jeśli ogniwa w zestawie akumulatorów są eksploatowane w wysokiej temperaturze lub pobierany jest z nich zbyt duży prąd, może wystąpić zjawisko znane jako niekontrolowana temperatura.
Widzisz, bateria litowo-jonowa dostarcza energię poprzez szereg reakcji chemicznych. Reakcje te generują ciepło, a jeśli akumulatory nie działają w odpowiednich zakresach, ilość ciepła wytwarzanego w tych reakcjach rośnie wykładniczo.
Ze względu na wzrost wytwarzania ciepła ogniwa mogą się zapalić i wywołać reakcję łańcuchową w zestawie akumulatorów. Dlatego ważne jest, aby monitorować temperaturę każdej komórki, aby zapobiec ucieczce termicznej.
Jak działa system zarządzania baterią i co robi?
Battery Management System to komputer połączony z kilkoma czujnikami. Czujniki te monitorują napięcie, prąd i temperaturę każdej komórki i przesyłają je do BMS.
System zarządzania akumulatorem analizuje następnie te dane, aby upewnić się, że każde ogniwo działa w określonych granicach. Jeśli tak nie jest, próbuje rozwiązać problem.
Jeśli ogniwa wewnątrz pakietu akumulatorów są zbyt gorące, BMS zarządza systemem chłodzenia, aby obniżyć temperaturę pakietu akumulatorów.
W przypadku wahań napięcia ogniw System Zarządzania Baterią wykonuje równoważenie ogniw. Aby zrównoważyć ogniwa, przenosi energię z jednego ogniwa do drugiego, aby zapewnić, że wszystkie ogniwa działają na tym samym poziomie napięcia.
Oprócz wyżej wymienionych zadań, BMS rejestruje otrzymane dane w celu obliczenia stanu naładowania i kondycji akumulatora.
Jak system zarządzania baterią oblicza zasięg?
Jeden z czujników podłączonych do BMS mierzy ilość prądu wchodzącego i wychodzącego z akumulatora. Na podstawie tych danych system zarządzania akumulatorem szacuje ilość prądu, jaką ma akumulator oraz odległość, jaką może pokonać Twój pojazd, utrzymywanie lęku przed zasięgiem na dystans.
Czy systemy zarządzania baterią są naprawdę potrzebne?
System zarządzania akumulatorem w pojeździe elektrycznym ściśle monitoruje każdą komórkę w zestawie akumulatorów. Zapewnia to, że akumulator jest bezpieczny w użyciu i chroni samochód w przypadku nieprawidłowego działania ogniw.
Ponadto szacuje zasięg, jaki może przebyć pojazd, i pomaga poprawić ogólny cykl życia zestawu akumulatorów. Dlatego system zarządzania akumulatorem jest krytyczną częścią pojazdu elektrycznego, a dobry system zarządzania akumulatorem może wydłużyć żywotność pojazdu elektrycznego o kilka lat.
