Istut sähköajoneuvoosi, käynnistät sen, ja klusteri näyttää, kuinka monta kilometriä voit matkustaa. Tämän alueen perusteella päätät varikkopysähdyksiä, joilla pääset määränpäähäsi, mutta oletko koskaan miettinyt, kuinka ajoneuvosi laskee matkan, jonka se voi kulkea?
Akunhallintajärjestelmä tai BMS pitää silmällä sähköajoneuvoasi käyttävää akkua ja arvioi kantaman puolestasi. Lisäksi järjestelmä valvoo akun kuntoa ja varmistaa, että sitä on turvallista käyttää.
Akkujen ja litiumionikennojen ymmärtäminen
Ennen kuin siirrymme akunhallintajärjestelmiin, on tärkeää ymmärtää, miten akut valmistetaan.
Sähköajoneuvon akkupaketti on valmistettu litiumionikennoista, ja nämä kennot yhdistetään toisiinsa akkumoduulin muodostamiseksi. Nämä moduulit liitetään edelleen muihin moduuleihin akun luomiseksi. Tämä modulaarinen rakenne auttaa hallitsemaan akkua tehokkaasti ja parantaa huollettavuutta. Tämän suunnitteluarkkitehtuurin ansiosta akun valmistaja voi vaihtaa viallisen moduulin koko akun vaihtamisen sijaan.
Mitä etuja tulee, litiumionikennoissa on useita ominaisuuksia, kuten suuri teho-painosuhde suhde, korkea energiatehokkuus, alhaiset itsepurkautumisominaisuudet ja hyvä korkea lämpötila esitys. Näiden ominaisuuksien ansiosta litiumionikennot ovat paras valinta sähköajoneuvoihin, mutta nämä akut eivät ole virheettömiä, ja solid-state-akkutekniikka yrittää ratkaista litiumioniakkuihin liittyviä ongelmia.
Toinen huomioitava asia on se, että litiumionikennot voivat tarjota edellä mainitut edut vain, jos niitä käytetään määritetyissä rajoissa. Alla on lyhyt katsaus näistä toimintarajoituksista.
- Jännitetiedot: Sähköajoneuvon akku koostuu useista litiumionikennoista. Jotta asiat saadaan perspektiiviin, Tesla Roadsterissa oli 6 831 kennoa, ja jokaisen näistä kennoista on toimittava tietyllä jännitealueella. Useimmissa kennoissa tämä alue on 3,0–4,1 volttia. Jos kennoja käytetään näiden alueiden ulkopuolella, akun käyttöikä ja sen tarjoama suorituskyky heikkenevät.
- Lämpötilarajat: Jänniterajojen lisäksi myös litiumioniakkujen lämpötilaa on seurattava. Useimmille soluille tämä alue on -4 - 131 Fahrenheit-astetta (-20 - 55 celsiusastetta). Jos kennoja käytetään näiden lämpötila-alueiden ulkopuolella, akun suorituskyky ja käyttöikä voivat laskea huomattavasti.
- Nykyinen arvonta: Myös kennoista otetun virran määrää on tarkkailtava. Jos kennoista otetun virran määrä on määrättyjen rajojen ulkopuolella, kennojen käyttöikä heikkenee eksponentiaalisesti.
- Latausvirta: Myös akkua on tarkkailtava latauksen aikana. Tämä johtuu siitä, että akkuun pumpataan suuria määriä virtaa lyhyessä ajassa, ja tämä tapahtuu yleensä nopea lataus tason 3 latureilla. Tämän akun suuren virran vuoksi kennot voivat ylilatautua, mikä saa ne kuumenemaan, mikä heikentää kennojen käyttöikää ja suorituskykyä.
Koska akun optimaalisen suorituskyvyn varmistamiseksi on seurattava useita parametreja, se tarvitsee akunhallintajärjestelmän. Tämä hallintajärjestelmä on tietokonelaite, joka valvoo kunkin solun useita ominaisuuksia ja varmistaa, että akku toimii määritetyissä rajoissa.
Mitä tapahtuu, jos solut eivät toimi määrätyissä rajoissa?
Jos akun kennoja käytetään korkeassa lämpötilassa tai niistä otetaan liian paljon virtaa, voi esiintyä ilmiö, joka tunnetaan nimellä terminen karkaistuminen.
Litiumioniakku tuottaa energiaa useiden kemiallisten reaktioiden kautta. Nämä reaktiot synnyttävät lämpöä, ja jos akkuja ei käytetä sopivilla alueilla, näiden reaktioiden tuottaman lämmön määrä kasvaa eksponentiaalisesti.
Tämän lisääntyneen lämmöntuotannon seurauksena kennot voivat syttyä tuleen ja aiheuttaa ketjureaktion akussa. Siksi on tärkeää seurata kunkin kennon lämpötilaa lämpökarkaamisen estämiseksi.
Kuinka akunhallintajärjestelmä toimii ja mitä se tekee?
Battery Management System on tietokone, joka on yhdistetty useisiin antureihin. Nämä anturit valvovat kunkin kennon jännitettä, virtaa ja lämpötilaa ja lähettävät sen BMS: ään.
Akunhallintajärjestelmä analysoi nämä tiedot varmistaakseen, että jokainen kenno toimii määrätyissä rajoissa. Jos näin ei ole, se yrittää ratkaista ongelman.
Jos akun sisällä olevat kennot ovat liian kuumia, BMS ohjaa jäähdytysjärjestelmää alentamaan akun lämpötilaa.
Jos kennojännitteessä on vaihteluita, akunhallintajärjestelmä suorittaa kennotasapainotuksen. Kennojen tasapainottamiseksi se siirtää energiaa kennosta toiseen varmistaakseen, että kaikki kennot toimivat samalla jännitetasolla.
Edellä mainittujen tehtävien lisäksi BMS kirjaa vastaanottamansa tiedot akun varaustilan ja kunnon laskemiseksi.
Kuinka akunhallintajärjestelmä laskee kantaman?
Yksi BMS-järjestelmään liitetyistä antureista mittaa akkuun tulevan ja sieltä poistuvan virran määrää. Näiden tietojen perusteella akunhallintajärjestelmä arvioi akun virran määrän ja etäisyyden, jonka ajoneuvo voi kulkea, pidät alueen ahdistuksesi loitolla.
Tarvitaanko akunhallintajärjestelmiä todella?
Sähköajoneuvon akunhallintajärjestelmä valvoo tarkasti akun jokaista kennoa. Se varmistaa, että akkupaketti on turvallinen käyttää ja suojaa autoa, jos kennot eivät toimi oikein.
Lisäksi se arvioi ajoneuvon ajomatkan ja auttaa parantamaan akun kokonaiselinkaaria. Siksi akunhallintajärjestelmä on kriittinen osa sähköautoa, ja hyvä akunhallintajärjestelmä voi pidentää sähköajoneuvon käyttöikää useilla vuosilla.
