Du setter deg inn i det elektriske kjøretøyet ditt, slår det på, og klyngen viser deg antall miles du kan reise. Basert på denne rekkevidden bestemmer du hvilke pit-stopp du vil ta for å nå destinasjonen, men har du noen gang lurt på hvordan kjøretøyet ditt beregner avstanden det kan reise?
Vel, Battery Management System eller BMS holder øye med batteripakken som driver det elektriske kjøretøyet ditt og anslår rekkevidden for deg. Dessuten overvåker systemet helsen til batteripakken og sørger for at den er trygg å bruke.
Forstå batteripakker og litiumionceller
Før vi kommer inn på batteristyringssystemer, er det viktig å forstå hvordan batteripakker er laget.
En batteripakke på et elektrisk kjøretøy er laget av litium-ion-celler, og disse cellene er koblet til hverandre for å lage en batteripakkemodul. Disse modulene er videre koblet til andre moduler for å lage en batteripakke. Denne modulære designen hjelper til med effektiv håndtering av batteripakken og forbedrer servicevennligheten. På grunn av denne designarkitekturen kan batteripakkeprodusenten erstatte en defekt modul i stedet for å erstatte hele batteripakken.
Når det gjelder fordeler, tilbyr litium-ion-celler flere funksjoner, for eksempel høy effekt-til-vekt forhold, høy energieffektivitet, lave selvutladningsegenskaper og god høy temperatur opptreden. På grunn av disse egenskapene er litium-ion-celler det beste valget for elektriske kjøretøy, men disse batteriene er ikke feilfrie, og solid-state batteriteknologi prøver å løse problemene som følger med litium-ion-batterier.
En annen ting å merke seg her er at litiumionceller kun kan tilby fordelene nevnt ovenfor hvis de drives innenfor spesifiserte grenser. Nedenfor er en kort oversikt over disse operasjonelle grensene.
- Spenningsspesifikasjoner: Batteripakken på et elektrisk kjøretøy er laget av flere litium-ion-celler. For å sette ting i perspektiv kom Tesla Roadster med 6831 celler, og hver av disse cellene må operere innenfor et bestemt spenningsområde. For de fleste celler er dette området mellom 3,0 og 4,1 volt. Hvis cellene brukes utenfor disse områdene, forringes levetiden til batteripakken og ytelsen den tilbyr.
- Temperaturgrenser: I tillegg til spenningsgrensene, må temperaturen på litium-ion-batterier også overvåkes. For de fleste celler er dette området mellom -4 og 131 grader Fahrenheit (-20 og 55 grader Celsius). Hvis cellene drives utenfor disse temperaturområdene, kan ytelsen og levetiden til batteripakken gå drastisk ned.
- Gjeldende trekning: Mengden strøm som trekkes fra cellene må også overvåkes. Hvis mengden strøm som trekkes fra cellene er utenfor de foreskrevne grensene, reduseres levetiden til cellene eksponentielt.
- Ladestrøm: Batteripakken må også overvåkes under lading. Dette er fordi høye mengder strøm pumpes inn i batteripakken i løpet av kort tid, og dette skjer vanligvis under hurtiglading med nivå 3-ladere. På grunn av denne høye strømmen i batteripakken, kan cellene overlades, noe som får dem til å varmes opp, og forringe levetiden og ytelsen til cellene.
Siden det kreves flere parametere for å overvåkes for optimal ytelse til en batteripakke, trenger den et batteristyringssystem. Dette styringssystemet er en dataenhet som overvåker flere egenskaper for hver celle og sikrer at batteripakken fungerer innenfor de angitte grensene.
Hva skjer hvis cellene ikke fungerer innenfor de foreskrevne grensene?
Hvis cellene i en batteripakke drives ved høy temperatur eller for mye strøm trekkes fra dem, kan det oppstå et fenomen kjent som termisk runaway.
Du skjønner, et litiumionbatteri gir energi gjennom en rekke kjemiske reaksjoner. Disse reaksjonene genererer varme, og hvis batteriene ikke drives i passende områder, øker mengden varme som genereres av disse reaksjonene eksponentielt.
På grunn av denne økningen i varmeutvikling kan cellene ta fyr og forårsake en kjedereaksjon i batteripakken. Derfor er det viktig å overvåke temperaturen i hver celle for å forhindre termisk løping.
Hvordan fungerer et batteristyringssystem, og hva gjør det?
Battery Management System er en datamaskin koblet til flere sensorer. Disse sensorene overvåker spenningen, strømmen og temperaturen til hver celle og sender den til BMS.
Batteristyringssystemet analyserer deretter disse dataene for å sikre at hver celle fungerer innenfor de foreskrevne grensene. Hvis det ikke er tilfelle, prøver den å løse problemet.
Hvis cellene inne i batteripakken er for varme, styrer BMS kjølesystemet for å redusere batteripakkens temperatur.
Ved variasjoner i cellespenning, utfører batteristyringssystemet cellebalansering. For å balansere cellene overfører den energi fra en celle til en annen for å sikre at alle cellene fungerer på samme spenningsnivå.
I tillegg til oppgavene nevnt ovenfor, tar BMS-en logger over dataene den mottar for å beregne ladetilstanden og helsen til batteriet.
Hvordan beregner et batteristyringssystem rekkevidde?
En av sensorene koblet til BMS måler mengden strøm som kommer inn og ut av batteripakken. Basert på disse dataene estimerer batteristyringssystemet mengden strøm batteripakken har og hvor lang avstand kjøretøyet ditt kan reise, holde rekkeviddeangsten i sjakk.
Er det virkelig behov for batteristyringssystemer?
Batteristyringssystemet på et elektrisk kjøretøy overvåker hver celle i batteripakken nøye. Det sørger for at batteripakken er trygg å bruke og beskytter bilen dersom cellene ikke fungerer som de skal.
I tillegg estimerer den rekkevidden kjøretøyet kan reise og bidrar til å forbedre batteripakkens totale livssyklus. Derfor er et batteristyringssystem en kritisk del av et elektrisk kjøretøy, og et godt batteristyringssystem kan forbedre levetiden til et elektrisk kjøretøy med flere år.
