Влизате в електрическото си превозно средство, включвате го и клъстерът ви показва броя мили, които можете да изминете. Въз основа на този обхват вие решавате спиранията в бокса, които ще направите, за да стигнете до вашата дестинация, но чудили ли сте се някога как вашето превозно средство изчислява разстоянието, което може да измине?
Е, системата за управление на батерията или BMS следи батерията, която захранва вашето електрическо превозно средство, и оценява пробега вместо вас. Освен това системата следи изправността на батерията и гарантира, че е безопасна за използване.
Разбиране на батерийните пакети и литиево-йонните клетки
Преди да навлезем в системите за управление на батерии, важно е да разберем как се правят батерийните пакети.
Батерийният пакет на електрическо превозно средство е направен от литиево-йонни клетки и тези клетки са свързани една с друга, за да създадат модул на батериен пакет. Тези модули са допълнително свързани с други модули, за да се създаде батериен пакет. Този модулен дизайн помага за ефективното управление на батерията и подобрява обслужването. Благодарение на тази архитектура на дизайна производителят на батерията може да замени дефектен модул, вместо да заменя цялата батерия.
От гледна точка на предимствата, литиево-йонните клетки предлагат няколко характеристики, като например високо съотношение мощност към тегло съотношение, висока енергийна ефективност, ниски характеристики на саморазреждане и добра висока температура производителност. Поради тези характеристики литиево-йонните клетки са предпочитаният избор за електрически превозни средства, но тези батерии не са безупречни и технология за твърдотелни батерии се опитва да реши проблемите, които идват с литиево-йонните батерии.
Друго нещо, което трябва да се отбележи тук е, че литиево-йонните клетки могат да предложат предимствата, споменати по-горе, само ако работят в определени граници. По-долу е даден кратък преглед на тези оперативни ограничения.
- Спецификации на напрежението: Батерийният пакет на електрическо превозно средство е направен от няколко литиево-йонни клетки. За да поставим нещата в перспектива, Tesla Roadster дойде с 6831 клетки и всяка от тези клетки трябва да работи в рамките на зададен диапазон на напрежение. За повечето клетки този диапазон е между 3,0 и 4,1 волта. Ако клетките се използват извън тези диапазони, животът на батерията и производителността, която предлага, се влошават.
- Температурни граници: В допълнение към границите на напрежението, температурата на литиево-йонните батерии също трябва да се следи. За повечето клетки този диапазон е между -4 и 131 градуса по Фаренхайт (-20 и 55 градуса по Целзий). Ако клетките работят извън тези температурни диапазони, производителността и животът на батерията могат драстично да намалят.
- Текущо теглене: Количеството ток, изтеглен от клетките, също трябва да се наблюдава. Ако количеството ток, изтеглен от клетките, е извън предписаните граници, животът на клетките се влошава експоненциално.
- Ток на зареждане: Батерията също трябва да се наблюдава по време на зареждане. Това е така, защото голямо количество ток се изпомпва в батерията за кратък период от време и това обикновено се случва по време на бързо зареждане с помощта на зарядни устройства от ниво 3. Поради този висок поток на ток в батерията, клетките могат да се презаредят, което да доведе до нагряване, влошавайки живота и работата на клетките.
Тъй като няколко параметъра трябва да бъдат наблюдавани за оптимална производителност на батерията, тя се нуждае от система за управление на батерията. Тази система за управление е изчислително устройство, което следи няколко характеристики на всяка клетка и гарантира, че батерията работи в определените граници.
Какво се случва, ако клетките не работят в рамките на предписаните граници?
Ако клетките в пакета батерии работят при висока температура или от тях се изтегля твърде много ток, може да възникне явление, известно като термично бягане.
Виждате ли, литиево-йонната батерия осигурява енергия чрез поредица от химически реакции. Тези реакции генерират топлина и ако батериите не работят в подходящи диапазони, количеството топлина, генерирано от тези реакции, нараства експоненциално.
Поради това увеличаване на генерирането на топлина, клетките могат да се запалят и да предизвикат верижна реакция в батерията. Поради това е от съществено значение да се следи температурата на всяка клетка, за да се предотврати термично бягство.
Как работи системата за управление на батерията и какво прави?
Системата за управление на батерията е компютър, свързан с няколко сензора. Тези сензори следят напрежението, тока и температурата на всяка клетка и ги изпращат до BMS.
След това системата за управление на батерията анализира тези данни, за да гарантира, че всяка клетка работи в предписаните граници. Ако това не е така, то се опитва да реши проблема.
Ако клетките в батерията са твърде горещи, тогава BMS управлява охладителната система, за да намали температурата на батерията.
В случай на промени в напрежението на клетката, системата за управление на батерията извършва балансиране на клетката. За да балансира клетките, той прехвърля енергия от една клетка в друга, за да гарантира, че всички клетки работят на едно и също ниво на напрежение.
В допълнение към задачите, споменати по-горе, BMS регистрира данните, които получава, за да изчисли състоянието на заряд и здравето на батерията.
Как системата за управление на батерията изчислява обхвата?
Един от сензорите, свързани към BMS, измерва количеството ток, влизащ и излизащ от батерията. Въз основа на тези данни, системата за управление на батерията оценява количеството ток на батерията и разстоянието, което вашето превозно средство може да измине, поддържане на безпокойството ви за обхват.
Наистина ли са необходими системи за управление на батерията?
Системата за управление на батерията на електрическо превозно средство следи внимателно всяка клетка в батерията. Той гарантира, че батерията е безопасна за използване и предпазва автомобила, ако клетките не работят правилно.
В допълнение, той оценява обхвата, който превозното средство може да измине, и помага за подобряване на цялостния жизнен цикъл на батерията. Следователно системата за управление на батерията е критична част от електрическото превозно средство и добрата система за управление на батерията може да подобри живота на електрическото превозно средство с няколко години.
