U stapt in uw elektrische voertuig, zet hem aan en het cluster toont u het aantal mijlen dat u kunt reizen. Op basis van dit bereik bepaalt u de pitstops die u zult nemen om uw bestemming te bereiken, maar heeft u zich ooit afgevraagd hoe uw voertuig de afstand berekent die het kan afleggen?
Welnu, het Battery Management System of het BMS houdt het accupakket dat uw elektrische voertuig aandrijft in de gaten en schat de actieradius voor u in. Bovendien bewaakt het systeem de gezondheid van het batterijpakket en zorgt het voor een veilig gebruik.
Accu's en lithium-ioncellen begrijpen
Voordat we ingaan op batterijbeheersystemen, is het essentieel om te begrijpen hoe batterijpakketten worden gemaakt.
Een batterijpakket op een elektrisch voertuig is gemaakt van lithium-ioncellen en deze cellen zijn met elkaar verbonden om een batterijpakketmodule te creëren. Deze modules worden verder verbonden met andere modules om een batterijpakket te creëren. Dit modulaire ontwerp helpt bij het efficiënt beheren van het batterijpakket en verbetert het onderhoudsgemak. Dankzij deze ontwerparchitectuur kan de fabrikant van het batterijpakket een defecte module vervangen in plaats van het hele batterijpakket te vervangen.
In termen van voordelen bieden lithium-ioncellen verschillende functies, zoals een hoog vermogen-gewicht verhouding, hoge energie-efficiëntie, lage zelfontladingskenmerken en goede hoge temperatuur; prestatie. Vanwege deze kenmerken zijn lithium-ioncellen de beste keuze voor elektrische voertuigen, maar deze batterijen zijn niet foutloos, en solid-state batterijtechnologie probeert de problemen op te lossen die gepaard gaan met lithium-ionbatterijen.
Een ander ding om hier op te merken is dat Lithium-ion-cellen de bovengenoemde voordelen alleen kunnen bieden als ze binnen bepaalde limieten worden gebruikt. Hieronder volgt een kort overzicht van deze operationele limieten.
- Spanningsspecificaties: Het batterijpakket van een elektrisch voertuig is gemaakt van meerdere lithium-ioncellen. Om de zaken in perspectief te plaatsen, de Tesla Roadster werd geleverd met 6.831 cellen, en elk van deze cellen moet binnen een bepaald spanningsbereik werken. Voor de meeste cellen ligt dit bereik tussen 3,0 en 4,1 volt. Als de cellen buiten dit bereik worden gebruikt, verslechteren de levensduur van het batterijpakket en de prestaties die het biedt.
- Temperatuurgrenzen: Naast de spanningslimieten moet ook de temperatuur van lithium-ionbatterijen worden gecontroleerd. Voor de meeste cellen ligt dit bereik tussen -4 en 131 graden Fahrenheit (-20 en 55 graden Celsius). Als de cellen buiten deze temperatuurbereiken worden gebruikt, kunnen de prestaties en levensduur van het batterijpakket drastisch verminderen.
- Huidige tekening: De hoeveelheid stroom die uit de cellen wordt getrokken, moet ook worden gecontroleerd. Als de hoeveelheid stroom die uit de cellen wordt getrokken buiten de voorgeschreven limieten ligt, neemt de levensduur van de cellen exponentieel af.
- Laadstroom: Ook het batterijpakket moet tijdens het opladen worden gecontroleerd. Dit komt omdat er in korte tijd grote hoeveelheden stroom in het batterijpakket worden gepompt, en dit gebeurt meestal tijdens: snel opladen met opladers van niveau 3. Door deze hoge stroomsterkte in het batterijpakket kunnen de cellen overladen, waardoor ze opwarmen, waardoor de levensduur en de prestaties van de cellen afnemen.
Omdat verschillende parameters moeten worden gecontroleerd voor de optimale prestaties van een batterijpakket, heeft het een batterijbeheersysteem nodig. Dit beheersysteem is een computerapparaat dat verschillende kenmerken van elke cel bewaakt en ervoor zorgt dat het batterijpakket binnen de gespecificeerde limieten werkt.
Wat gebeurt er als de cellen niet binnen de voorgeschreven limieten werken?
Als de cellen in een batterijpakket bij een hoge temperatuur worden gebruikt of als er te veel stroom uit wordt getrokken, kan een fenomeen optreden dat bekend staat als thermal runaway.
U ziet, een lithium-ionbatterij levert energie via een reeks chemische reacties. Deze reacties genereren warmte en als de batterijen niet in een geschikt bereik worden gebruikt, neemt de hoeveelheid warmte die door deze reacties wordt gegenereerd exponentieel toe.
Door deze toename van de warmteontwikkeling kunnen de cellen vlam vatten en een kettingreactie veroorzaken in het batterijpakket. Daarom is het essentieel om de temperatuur van elke cel te bewaken om thermische runaway te voorkomen.
Hoe werkt een batterijbeheersysteem en wat doet het?
Het Battery Management System is een computer die is aangesloten op meerdere sensoren. Deze sensoren bewaken de spanning, stroom en temperatuur van elke cel en sturen deze naar het GBS.
Het Battery Management System analyseert vervolgens deze gegevens om ervoor te zorgen dat elke cel binnen de voorgeschreven limieten werkt. Is dat niet het geval, dan probeert hij het probleem op te lossen.
Als de cellen in het batterijpakket te heet zijn, beheert het BMS het koelsysteem om de temperatuur van het batterijpakket te verlagen.
Bij variaties in celspanning voert het Battery Management System celbalancering uit. Om de cellen in evenwicht te brengen, wordt energie van de ene cel naar de andere overgebracht om ervoor te zorgen dat alle cellen op hetzelfde spanningsniveau werken.
Naast de bovengenoemde taken, neemt het BMS logboeken op van de gegevens die het ontvangt om de laadstatus en de gezondheid van de batterij te berekenen.
Hoe berekent een batterijbeheersysteem het bereik?
Een van de sensoren die op het BMS is aangesloten, meet de hoeveelheid stroom die het batterijpakket binnenkomt en verlaat. Op basis van deze gegevens schat het batterijbeheersysteem de hoeveelheid stroom die het batterijpakket heeft en de afstand die uw voertuig kan afleggen, je bereikangst op afstand houden.
Zijn batterijbeheersystemen echt nodig?
Het Battery Management System op een elektrisch voertuig houdt elke cel in het batterijpakket nauwlettend in de gaten. Het zorgt ervoor dat het batterijpakket veilig in gebruik is en beschermt de auto als de cellen niet correct werken.
Bovendien schat het de actieradius die het voertuig kan rijden en helpt het de algehele levenscyclus van het batterijpakket te verbeteren. Daarom is een batterijbeheersysteem een cruciaal onderdeel van een elektrisch voertuig en kan een goed batterijbeheersysteem de levensduur van een elektrisch voertuig met meerdere jaren verlengen.