אתה נכנס לרכב החשמלי שלך, מדליק אותו, והאשכול מראה לך את מספר הקילומטרים שאתה יכול לנסוע. בהתבסס על טווח זה, אתה מחליט באילו עצירות תעשה כדי להגיע ליעד שלך, אבל האם תהיתם פעם איך הרכב שלכם מחשב את המרחק שהוא יכול לעבור?
ובכן, מערכת ניהול הסוללות או ה-BMS פוקחת עין על ערכת הסוללות שמניעה את הרכב החשמלי שלך ומעריכה את הטווח עבורך. יתרה מכך, המערכת עוקבת אחר תקינות ערכת הסוללות ומבטיחה שהיא בטוחה לשימוש.
הבנת ערכות סוללות ותאי ליתיום-יון
לפני שנכנס למערכות ניהול סוללות, חיוני להבין כיצד מייצרים ערכות סוללות.
מארז סוללות ברכב חשמלי עשוי מתאי ליתיום-יון, ותאים אלו מחוברים זה לזה ליצירת מודול מארז סוללות. מודולים אלה מחוברים עוד יותר למודולים אחרים כדי ליצור ערכת סוללות. עיצוב מודולרי זה מסייע בניהול יעיל של ערכת הסוללות ומשפר את יכולת השירות. בשל ארכיטקטורת עיצוב זו, יצרן ערכת הסוללות יכול להחליף מודול פגום במקום להחליף את כל ערכת הסוללות.
מבחינת יתרונות, תאי ליתיום-יון מציעים מספר תכונות כמו הספק גבוה למשקל יחס, יעילות אנרגטית גבוהה, מאפייני פריקה עצמית נמוכים וטמפרטורה גבוהה טובה ביצועים. בשל מאפיינים אלה, תאי ליתיום-יון הם הבחירה המומלצת עבור כלי רכב חשמליים, אך סוללות אלו אינן נטולות פגמים, ו
טכנולוגיית סוללה במצב מוצק מנסה לפתור את הבעיות שמגיעות עם סוללות ליתיום-יון.דבר נוסף שכדאי לציין כאן הוא שתאי ליתיום-יון יכולים להציע את היתרונות שהוזכרו לעיל רק אם הם מופעלים בגבולות מוגדרים. להלן סקירה קצרה של מגבלות תפעול אלו.
- מפרט מתח: מארז הסוללות ברכב חשמלי עשוי ממספר תאי ליתיום-יון. כדי לשים את הדברים בפרספקטיבה, הטסלה רודסטר הגיעה עם 6,831 תאים, וכל אחד מהתאים הללו צריך לפעול בטווח מתח מוגדר. עבור רוב התאים, טווח זה הוא בין 3.0 ל-4.1 וולט. אם נעשה שימוש בתאים מחוץ לטווחים הללו, חיי ערכת הסוללות והביצועים שהיא מציעה מתדרדרים.
- מגבלות טמפרטורה: בנוסף למגבלות המתח, יש לנטר גם את הטמפרטורה של סוללות ליתיום-יון. עבור רוב התאים, טווח זה הוא בין -4 ל-131 מעלות פרנהייט (-20 ו-55 מעלות צלזיוס). אם התאים מופעלים מחוץ לטווחי טמפרטורות אלה, הביצועים וחיי חבילת הסוללות עלולים לרדת באופן דרסטי.
- ציור נוכחי: כמו כן, יש לנטר את כמות הזרם הנמשך מהתאים. אם כמות הזרם הנמשכת מהתאים היא מחוץ לגבולות שנקבעו, חיי התאים מתדרדרים באופן אקספוננציאלי.
- זרם טעינה: יש גם לפקח על ערכת הסוללות במהלך הטעינה. הסיבה לכך היא שכמויות גבוהות של זרם נשאבות לתוך ערכת הסוללות תוך זמן קצר, וזה מתרחש בדרך כלל במהלך טעינה מהירה באמצעות מטענים ברמה 3. בשל זרימת זרם גבוהה זו בחבילת הסוללות, התאים עלולים להטעין יתר על המידה, לגרום להם להתחמם, ולפגוע בחיי התאים ובביצועים.
מכיוון שנדרשים לנטר מספר פרמטרים לביצועים מיטביים של ערכת סוללות, היא זקוקה למערכת ניהול סוללות. מערכת ניהול זו היא התקן מחשוב המנטר מספר מאפיינים של כל תא ומבטיח כי ערכת הסוללות פועלת בגבולות המצוינים.
מה קורה אם התאים לא פועלים בגבולות שנקבעו?
אם התאים בחבילת סוללות מופעלים בטמפרטורה גבוהה או יותר מדי זרם נשאב מהם, עלולה להתרחש תופעה המכונה בריחת תרמית.
אתה מבין, סוללת ליתיום-יון מספקת אנרגיה באמצעות סדרה של תגובות כימיות. תגובות אלו יוצרות חום, ואם הסוללות אינן מופעלות בטווחים מתאימים, כמות החום שנוצרת מתגובות אלו עולה באופן אקספוננציאלי.
בשל עלייה זו ביצירת החום, התאים עלולים להתלקח ולגרום לתגובת שרשרת בחבילת הסוללות. לכן, חיוני לעקוב אחר הטמפרטורה של כל תא כדי למנוע בריחה תרמית.
כיצד פועלת מערכת ניהול סוללות, ומה היא עושה?
מערכת ניהול הסוללות היא מחשב המחובר למספר חיישנים. חיישנים אלה עוקבים אחר המתח, הזרם והטמפרטורה של כל תא ושולחים אותו ל-BMS.
לאחר מכן, מערכת ניהול הסוללות מנתחת נתונים אלה כדי להבטיח שכל תא פועל במסגרת המגבלות שנקבעו. אם זה לא המקרה, אז הוא מנסה לפתור את הבעיה.
אם התאים בתוך ערכת הסוללות חמים מדי, אזי ה-BMS מנהל את מערכת הקירור כדי להפחית את הטמפרטורה של ערכת הסוללות.
במקרה של שינויים במתח התא, מערכת ניהול הסוללות מבצעת איזון תאים. כדי לאזן את התאים, הוא מעביר אנרגיה מתא אחד למשנהו כדי להבטיח שכל התאים יפעלו באותה רמת מתח.
בנוסף למשימות שהוזכרו לעיל, ה-BMS לוקח יומנים של הנתונים שהוא מקבל כדי לחשב את מצב הטעינה והתקינות של הסוללה.
כיצד מחשבת מערכת ניהול סוללות טווח?
אחד החיישנים המחוברים ל-BMS מודד את כמות הזרם הנכנסת והיוצאת מחבילת הסוללות. בהתבסס על נתונים אלה, מערכת ניהול הסוללות מעריכה את כמות הזרם שיש למארז הסוללות ואת כמות המרחק שהרכב שלך יכול לנסוע, שמירה על חרדת הטווח שלך.
האם באמת יש צורך במערכות ניהול סוללות?
מערכת ניהול הסוללות ברכב חשמלי עוקבת מקרוב אחר כל תא בחבילת הסוללות. זה מבטיח כי מארז הסוללות בטוח לשימוש ומגן על המכונית אם התאים אינם פועלים כהלכה.
בנוסף, הוא מעריך את הטווח שהרכב יכול לנסוע ועוזר לשפר את מחזור החיים הכולל של ערכת המצברים. לכן, מערכת ניהול מצברים היא חלק קריטי מרכב חשמלי, ומערכת ניהול מצברים טובה יכולה לשפר את חייו של רכב חשמלי במספר שנים.