Urci în vehiculul tău electric, îl pornești, iar clusterul îți arată numărul de mile pe care îi poți parcurge. Pe baza acestui interval, decizi opririle pe care le vei face pentru a ajunge la destinație, dar te-ai întrebat vreodată cum calculează vehiculul tău distanța pe care o poate parcurge?
Ei bine, sistemul de management al bateriei sau BMS ține un ochi pe acumulatorul care alimentează vehiculul tău electric și estimează autonomia pentru tine. În plus, sistemul monitorizează starea de sănătate a acumulatorului și se asigură că este sigur de utilizat.
Înțelegerea pachetelor de baterii și a celulelor litiu-ion
Înainte de a intra în sistemele de management al bateriilor, este esențial să înțelegem cum sunt fabricate pachetele de baterii.
Un pachet de baterii pe un vehicul electric este format din celule litiu-ion, iar aceste celule sunt conectate între ele pentru a crea un modul de acumulator. Aceste module sunt conectate în continuare la alte module pentru a crea un pachet de baterii. Acest design modular ajută la gestionarea eficientă a acumulatorului și îmbunătățește funcționalitatea. Datorită acestei arhitecturi de design, producătorul bateriei poate înlocui un modul defect, în loc să înlocuiască întregul pachet de baterii.
În ceea ce privește avantajele, celulele cu litiu-ion oferă mai multe caracteristici, cum ar fi o mare putere/greutate raport, eficiență energetică ridicată, caracteristici scăzute de auto-descărcare și temperatură bună performanţă. Datorită acestor caracteristici, celulele cu litiu-ion sunt alegerea de preferat pentru vehiculele electrice, dar aceste baterii nu sunt impecabile și tehnologia bateriei cu stare solidă încearcă să rezolve problemele care vin cu bateriile litiu-ion.
Un alt lucru de remarcat aici este că celulele cu litiu-ion pot oferi avantajele menționate mai sus doar dacă sunt operate în limitele specificate. Mai jos este o scurtă prezentare a acestor limite operaționale.
- Specificații de tensiune: Pachetul de baterii de pe un vehicul electric este format din mai multe celule Litiu-ion. Pentru a pune lucrurile în perspectivă, Tesla Roadster a venit cu 6.831 de celule și fiecare dintre aceste celule trebuie să funcționeze într-un interval de tensiune stabilit. Pentru majoritatea celulelor, acest interval este între 3,0 și 4,1 volți. Dacă celulele sunt folosite în afara acestor intervale, durata de viață a acumulatorului și performanța pe care acesta le oferă se deteriorează.
- Limite de temperatură: Pe lângă limitele de tensiune, trebuie monitorizată și temperatura bateriilor cu litiu-ion. Pentru majoritatea celulelor, acest interval este între -4 și 131 de grade Fahrenheit (-20 și 55 de grade Celsius). Dacă celulele sunt operate în afara acestor intervale de temperatură, performanța și durata de viață a acumulatorului pot scădea drastic.
- Extragere curentă: De asemenea, trebuie monitorizată cantitatea de curent extras din celule. Dacă cantitatea de curent extrasă din celule este în afara limitelor prescrise, durata de viață a celulelor se degradează exponențial.
- Curent de încărcare: De asemenea, acumulatorul trebuie monitorizat în timpul încărcării. Acest lucru se datorează faptului că cantități mari de curent sunt pompate în acumulatorul într-o perioadă scurtă de timp și acest lucru se întâmplă de obicei în timpul încărcare rapidă folosind încărcătoare de nivel 3. Datorită acestui flux mare de curent în acumulatorul, celulele se pot supraîncărca, provocând încălzirea lor, degradând durata de viață și performanța celulelor.
Deoarece mai mulți parametri sunt necesari pentru a fi monitorizați pentru performanța optimă a unui pachet de baterii, acesta are nevoie de un sistem de management al bateriei. Acest sistem de management este un dispozitiv de calcul care monitorizează mai multe caracteristici ale fiecărei celule și asigură că acumulatorul funcționează în limitele specificate.
Ce se întâmplă dacă celulele nu funcționează în limitele prescrise?
Dacă celulele dintr-un pachet de baterii funcționează la o temperatură ridicată sau se extrage prea mult curent din ele, poate apărea un fenomen cunoscut sub numele de fugă termică.
Vedeți, o baterie cu litiu-ion oferă energie printr-o serie de reacții chimice. Aceste reacții generează căldură, iar dacă bateriile nu funcționează în intervale adecvate, cantitatea de căldură generată de aceste reacții crește exponențial.
Datorită acestei creșteri a generării de căldură, celulele pot lua foc și pot provoca o reacție în lanț în acumulatorul. Prin urmare, este esențial să monitorizați temperatura fiecărei celule pentru a preveni evadarea termică.
Cum funcționează un sistem de management al bateriei și ce face?
Sistemul de management al bateriei este un computer conectat la mai mulți senzori. Acești senzori monitorizează tensiunea, curentul și temperatura fiecărei celule și le trimit la BMS.
Sistemul de management al bateriei analizează apoi aceste date pentru a se asigura că fiecare celulă funcționează în limitele prescrise. Dacă nu este cazul, atunci încearcă să rezolve problema.
Dacă celulele din interiorul acumulatorului sunt prea fierbinți, atunci BMS gestionează sistemul de răcire pentru a reduce temperatura acumulatorului.
În cazul variațiilor de tensiune a celulei, Sistemul de management al bateriei efectuează echilibrarea celulelor. Pentru a echilibra celulele, acesta transferă energie de la o celulă la alta pentru a se asigura că toate celulele funcționează la același nivel de tensiune.
Pe lângă sarcinile menționate mai sus, BMS preia jurnalele datelor pe care le primește pentru a calcula starea de încărcare și starea de sănătate a bateriei.
Cum calculează un sistem de management al bateriei autonomia?
Unul dintre senzorii conectați la BMS măsoară cantitatea de curent care intră și iese din acumulator. Pe baza acestor date, sistemul de management al bateriei estimează cantitatea de curent pe care o are acumulatorul și distanța pe care o poate parcurge vehiculul dvs. ținându-ți anxietatea la distanță.
Sunt cu adevărat necesare sisteme de management al bateriilor?
Sistemul de management al bateriei de pe un vehicul electric monitorizează îndeaproape fiecare celulă din pachetul de baterii. Acesta asigură că acumulatorul este sigur de utilizat și protejează mașina dacă celulele nu funcționează corect.
În plus, estimează autonomia pe care o poate parcurge vehiculul și ajută la îmbunătățirea ciclului de viață general al acumulatorului. Prin urmare, un sistem de management al bateriei este o parte critică a unui vehicul electric, iar un sistem bun de management al bateriei poate îmbunătăți durata de viață a unui vehicul electric cu câțiva ani.
