Вы садитесь в свой электромобиль, включаете его, и прибор показывает, сколько миль вы можете проехать. Основываясь на этом диапазоне, вы решаете, какие пит-стопы вы сделаете, чтобы добраться до места назначения, но задумывались ли вы когда-нибудь, как ваш автомобиль рассчитывает расстояние, которое он может проехать?
Что ж, система управления батареями или BMS следит за аккумуляторной батареей, которая питает ваш электромобиль, и оценивает запас хода для вас. Более того, система отслеживает состояние аккумуляторной батареи и обеспечивает ее безопасное использование.
Общие сведения об аккумуляторных батареях и литий-ионных элементах
Прежде чем мы перейдем к системам управления батареями, важно понять, как изготавливаются аккумуляторные батареи.
Аккумуляторная батарея электромобиля состоит из литий-ионных элементов, которые соединяются друг с другом, образуя модуль аккумуляторной батареи. Эти модули далее соединяются с другими модулями для создания аккумуляторной батареи. Эта модульная конструкция помогает эффективно управлять аккумуляторной батареей и повышает удобство обслуживания. Благодаря такой конструктивной архитектуре производитель аккумуляторной батареи может заменить неисправный модуль, а не весь аккумуляторный блок.
С точки зрения преимуществ, литий-ионные элементы предлагают несколько функций, таких как высокая удельная мощность на единицу массы. отношение, высокая энергоэффективность, низкие характеристики саморазряда и хорошая высокотемпературная производительность. Благодаря этим характеристикам литий-ионные элементы являются предпочтительным выбором для электромобилей, но эти батареи не безупречны, и технология твердотельных аккумуляторов пытается решить проблемы, связанные с литий-ионными батареями.
Еще одна вещь, которую следует отметить, это то, что литий-ионные элементы могут предложить упомянутые выше преимущества только в том случае, если они работают в определенных пределах. Ниже приведен краткий обзор этих операционных ограничений.
- Характеристики напряжения: Аккумулятор электромобиля состоит из нескольких литий-ионных элементов. Чтобы представить ситуацию в перспективе, Tesla Roadster поставляется с 6831 ячейкой, и каждая из этих ячеек должна работать в заданном диапазоне напряжения. Для большинства элементов этот диапазон составляет от 3,0 до 4,1 вольт. Если элементы используются за пределами этих диапазонов, срок службы аккумуляторной батареи и ее производительность ухудшаются.
- Температурные пределы: В дополнение к ограничениям по напряжению также необходимо контролировать температуру литий-ионных аккумуляторов. Для большинства ячеек этот диапазон составляет от -4 до 131 градуса по Фаренгейту (от -20 до 55 градусов по Цельсию). Если элементы работают за пределами этих температурных диапазонов, производительность и срок службы аккумуляторной батареи могут резко снизиться.
- Текущий розыгрыш: Величина тока, потребляемого от элементов, также должна контролироваться. Если величина тока, потребляемого элементами, выходит за установленные пределы, срок службы элементов уменьшается в геометрической прогрессии.
- Зарядный ток: Аккумулятор также необходимо контролировать во время зарядки. Это связано с тем, что большое количество тока закачивается в аккумуляторную батарею за короткий промежуток времени, и это обычно происходит во время быстрая зарядка с использованием зарядных устройств уровня 3. Из-за такого сильного тока в аккумуляторной батарее элементы могут перезаряжаться, что приводит к их нагреву, что снижает срок службы и производительность элементов.
Поскольку для оптимальной работы аккумуляторной батареи необходимо контролировать несколько параметров, для нее требуется система управления батареями. Эта система управления представляет собой вычислительное устройство, которое отслеживает несколько характеристик каждой ячейки и обеспечивает работу аккумуляторной батареи в заданных пределах.
Что происходит, если клетки не работают в установленных пределах?
Если элементы в аккумуляторной батарее работают при высокой температуре или от них потребляется слишком большой ток, может возникнуть явление, известное как тепловой разгон.
Видите ли, литий-ионный аккумулятор вырабатывает энергию посредством серии химических реакций. Эти реакции выделяют тепло, и если батареи не работают в подходящих диапазонах, количество тепла, генерируемого этими реакциями, увеличивается экспоненциально.
Из-за этого увеличения тепловыделения элементы могут загореться и вызвать цепную реакцию в аккумуляторной батарее. Поэтому важно контролировать температуру каждой ячейки, чтобы предотвратить тепловой разгон.
Как работает система управления батареями и что она делает?
Система управления батареями представляет собой компьютер, подключенный к нескольким датчикам. Эти датчики контролируют напряжение, ток и температуру каждой ячейки и отправляют данные в BMS.
Затем система управления батареями анализирует эти данные, чтобы убедиться, что каждая ячейка работает в заданных пределах. Если это не так, то он пытается решить проблему.
Если элементы внутри аккумуляторной батареи слишком горячие, BMS управляет системой охлаждения, чтобы снизить температуру аккумуляторной батареи.
В случае изменения напряжения элемента система управления батареями выполняет балансировку элемента. Чтобы сбалансировать ячейки, он передает энергию от одной ячейки к другой, чтобы гарантировать, что все ячейки работают на одном уровне напряжения.
В дополнение к задачам, упомянутым выше, BMS ведет журналы полученных данных для расчета состояния заряда и состояния батареи.
Как система управления батареями рассчитывает запас хода?
Один из датчиков, подключенных к BMS, измеряет величину тока, входящего и выходящего из аккумуляторной батареи. На основе этих данных система управления батареями оценивает величину тока аккумуляторной батареи и расстояние, которое может проехать ваш автомобиль. сдерживание беспокойства по диапазону.
Действительно ли необходимы системы управления батареями?
Система управления батареями электромобиля внимательно следит за каждой ячейкой аккумуляторной батареи. Это гарантирует безопасность использования аккумуляторной батареи и защищает автомобиль, если элементы не работают должным образом.
Кроме того, он оценивает расстояние, которое может проехать транспортное средство, и помогает улучшить общий жизненный цикл аккумуляторной батареи. Таким образом, система управления батареями является важной частью электромобиля, а хорошая система управления батареями может увеличить срок службы электромобиля на несколько лет.
