Nastúpite do svojho elektrického vozidla, zapnete ho a na displeji sa zobrazí počet kilometrov, ktoré môžete prejsť. Na základe tohto dojazdu sa rozhodnete, aké zastávky v boxoch budete mať, aby ste sa dostali do cieľa, ale zamysleli ste sa niekedy nad tým, ako vaše vozidlo vypočítava vzdialenosť, ktorú môže prejsť?
Systém správy batérií alebo BMS dohliada na batériu, ktorá poháňa vaše elektrické vozidlo, a odhaduje dojazd za vás. Okrem toho systém monitoruje stav batérie a zaisťuje jej bezpečné používanie.
Pochopenie súprav batérií a lítium-iónových článkov
Predtým, ako sa pustíme do systémov správy batérií, je dôležité pochopiť, ako sa vyrábajú batérie.
Batéria na elektrickom vozidle je vyrobená z lítium-iónových článkov a tieto články sú navzájom spojené, aby vytvorili modul batérie. Tieto moduly sú ďalej prepojené s ďalšími modulmi, aby vytvorili batériový blok. Tento modulárny dizajn pomáha pri efektívnej správe batérie a zlepšuje použiteľnosť. Vďaka tejto architektúre dizajnu môže výrobca batérie vymeniť chybný modul namiesto výmeny celej batérie.
Pokiaľ ide o výhody, lítium-iónové články ponúkajú niekoľko funkcií, ako napríklad vysoký pomer výkonu k hmotnosti pomer, vysoká energetická účinnosť, nízke samovybíjacie vlastnosti a dobrá vysoká teplota výkon. Vďaka týmto vlastnostiam sú lítium-iónové články prvou voľbou pre elektrické vozidlá, ale tieto batérie nie sú bezchybné a technológia polovodičových batérií sa snaží vyriešiť problémy, ktoré so sebou prinášajú lítium-iónové batérie.
Ďalšia vec, ktorú je potrebné poznamenať, je, že lítium-iónové články môžu ponúkať výhody uvedené vyššie iba vtedy, ak sú prevádzkované v rámci stanovených limitov. Nižšie je uvedený stručný prehľad týchto prevádzkových limitov.
- Špecifikácie napätia: Batéria na elektrickom vozidle je vyrobená z niekoľkých lítium-iónových článkov. Aby sme to uviedli do perspektívy, Tesla Roadster prišla s 6 831 článkami a každý z týchto článkov musí fungovať v rámci nastaveného rozsahu napätia. Pre väčšinu článkov je tento rozsah medzi 3,0 a 4,1 voltmi. Ak sa články používajú mimo týchto rozsahov, životnosť batérie a výkon, ktorý ponúka, sa zhoršujú.
- Teplotné limity: Okrem napäťových limitov je potrebné sledovať aj teplotu lítium-iónových batérií. Pre väčšinu buniek je tento rozsah medzi -4 a 131 stupňami Fahrenheita (-20 a 55 stupňov Celzia). Ak sú články prevádzkované mimo týchto teplotných rozsahov, výkon a životnosť batérie sa môže drasticky znížiť.
- Aktuálne žrebovanie: Musí sa monitorovať aj množstvo prúdu odoberaného z článkov. Ak je množstvo prúdu odoberaného z článkov mimo predpísaných limitov, životnosť článkov klesá exponenciálne.
- Nabíjací prúd: Batériu je potrebné monitorovať aj počas nabíjania. Je to preto, že do akumulátora sa v krátkom čase načerpá veľké množstvo prúdu a zvyčajne sa to stane počas rýchle nabíjanie pomocou nabíjačiek úrovne 3. V dôsledku tohto vysokého toku prúdu v batérii sa články môžu prebíjať, čo spôsobuje ich zahrievanie, čím sa znižuje životnosť a výkon článkov.
Keďže na optimálny výkon batériovej jednotky je potrebné monitorovať niekoľko parametrov, potrebuje systém správy batérie. Tento riadiaci systém je výpočtové zariadenie, ktoré monitoruje niekoľko charakteristík každého článku a zaisťuje, že batéria pracuje v rámci špecifikovaných limitov.
Čo sa stane, ak bunky nefungujú v rámci predpísaných limitov?
Ak sú články v batérii prevádzkované pri vysokej teplote alebo sa z nich odoberá príliš veľa prúdu, môže dôjsť k javu známemu ako tepelný únik.
Vidíte, lítium-iónová batéria poskytuje energiu prostredníctvom série chemických reakcií. Tieto reakcie vytvárajú teplo a ak batérie nie sú prevádzkované vo vhodných rozsahoch, množstvo tepla generovaného týmito reakciami exponenciálne stúpa.
V dôsledku tohto zvýšenia tvorby tepla sa články môžu vznietiť a spôsobiť reťazovú reakciu v batérii. Preto je nevyhnutné monitorovať teplotu každého článku, aby sa zabránilo úniku tepla.
Ako funguje systém správy batérií a čo robí?
Battery Management System je počítač pripojený k niekoľkým senzorom. Tieto senzory monitorujú napätie, prúd a teplotu každého článku a posielajú ho do BMS.
Battery Management System potom tieto údaje analyzuje, aby sa zabezpečilo, že každý článok bude fungovať v rámci predpísaných limitov. Ak to tak nie je, snaží sa problém vyriešiť.
Ak sú články vo vnútri batérie príliš horúce, potom BMS riadi chladiaci systém, aby znížil teplotu batérie.
V prípade kolísania napätia článku vykoná Battery Management System vyváženie článku. Na vyváženie článkov prenáša energiu z jedného článku do druhého, aby sa zabezpečilo, že všetky články budú pracovať na rovnakej úrovni napätia.
Okrem úloh spomenutých vyššie BMS zaznamenáva údaje, ktoré prijíma, na výpočet stavu nabitia a stavu batérie.
Ako systém správy batérií vypočíta dojazd?
Jeden zo snímačov pripojených k BMS meria množstvo prúdu vstupujúceho a vystupujúceho z batérie. Na základe týchto údajov Battery Management System odhaduje množstvo prúdu, ktoré má batériová súprava, a vzdialenosť, ktorú môže vaše vozidlo prejsť, udržiavanie úzkosti z dosahu na uzde.
Sú systémy správy batérií skutočne potrebné?
Systém správy batérie na elektrickom vozidle podrobne monitoruje každý článok v súprave batérií. Zabezpečuje bezpečné používanie batérie a chráni auto, ak články nefungujú správne.
Okrem toho odhaduje dojazd, ktorý môže vozidlo prejsť, a pomáha zlepšiť celkový životný cyklus batérie. Preto je systém správy batérií kritickou súčasťou elektrického vozidla a dobrý systém správy batérie môže predĺžiť životnosť elektrického vozidla o niekoľko rokov.
