Lityum iyon piller, yüksek şarj yoğunluğu ve düşük ağırlığı nedeniyle Elektrikli Araç üreticilerinin ilgisini çeken pil olduğunu kanıtladı. Bu piller boyutlarına göre çok güçlü olsalar da doğaları gereği oldukça kararsızdırlar. Bu pillerin voltajını ve akımını izleme ihtiyacını doğuran hiçbir durumda aşırı şarj veya düşük deşarj olmaması çok önemlidir. EV'de bir pil takımı oluşturmak için bir araya getirilen çok sayıda hücre olduğundan ve Pil Yönetim Sistemi adı verilen özel bir özel sistem gerektiren güvenli ve verimli çalışması için her hücre ayrı ayrı izlendiğinden bu süreç biraz daha zorlaşıyor. Ayrıca bir pil paketinden maksimum verim elde etmek için, tüm hücreleri aynı anda, yine bir BMS gerektiren aynı voltajda tamamen şarj etmeli ve deşarj etmeliyiz. Bunun dışında BMS, aşağıda tartışılacak olan diğer birçok işlevden sorumlu tutulmaktadır.

Bir BMS tasarlarken dikkate alınması gereken birçok faktör vardır. Tüm hususlar, BMS'nin kullanılacağı kesin nihai uygulamaya bağlıdır. EV'nin BMS'leri dışında, güneş paneli dizisi, yel değirmenleri, güç duvarları vb. gibi bir lityum pil paketinin dahil olduğu her yerde de kullanılır. Uygulamadan bağımsız olarak bir BMS tasarımı aşağıdaki faktörlerin tümünü veya çoğunu dikkate almalıdır.

Boşaltma Kontrolü: Bir BMS'nin birincil işlevi, lityum hücrelerini güvenli çalışma bölgesi içinde tutmaktır. Örneğin, tipik bir Lityum 18650 hücresi, yaklaşık 3V'luk bir düşük voltaj derecesine sahip olacaktır. Paketteki hiçbir hücrenin 3V altında deşarj olmaması BMS'nin sorumluluğundadır.

Boşalmanın yanı sıra şarj işlemi de BMS tarafından izlenmelidir. Çoğu pil, uygun olmayan şekilde şarj edildiğinde hasar görme veya kullanım ömründe azalma eğilimi gösterir. Lityum pil şarj cihazı için 2 aşamalı bir şarj cihazı kullanılır. İlk aşama, şarj cihazının pili şarj etmek için sabit bir akım çıkardığı Sabit Akım (CC) olarak adlandırılır. Batarya neredeyse dolduğunda, bataryaya çok düşük bir akımda sabit bir voltajın sağlandığı Sabit Voltaj (CV) aşaması olarak adlandırılan ikinci aşama kullanılır. BMS, pilleri aşırı şarj etmemek veya hızlı şarj etmemek için şarj sırasında hem voltajın hem de akımın geçirgen sınırları aşmadığından emin olmalıdır. İzin verilen maksimum şarj voltajı ve şarj akımı, pilin veri sayfasında bulunabilir.

SOC'yi EV'nin yakıt göstergesi olarak düşünebilirsiniz. Aslında bize paketin pil kapasitesini yüzde olarak söyler. Tıpkı cep telefonumuzdaki gibi. Ama kulağa geldiği kadar kolay değil. Pilin kapasitesini tahmin etmek için paketin voltajı ve şarj/deşarj akımı her zaman izlenmelidir. Voltaj ve akım ölçüldüğünde, Pil takımının SOC'sini hesaplamak için kullanılabilecek birçok algoritma vardır. En sık kullanılan yöntem Coulomb sayma yöntemidir; Bu konuda daha sonra makalede daha fazla tartışacağız. Değerleri ölçmek ve SOC'yi hesaplamak da bir BMS'nin sorumluluğundadır.

Sağlık Durumunun (SOH) Belirlenmesi: Bataryanın kapasitesi sadece voltajına ve akım profiline değil, aynı zamanda yaşına ve çalışma sıcaklığına da bağlıdır. SOH ölçümü, pilin yaşı ve beklenen kullanım ömrü hakkında bilgi verir. kullanım geçmişi. Bu şekilde, pil eskidikçe EV'nin kilometresinin (tam şarjdan sonra kat edilen mesafe) ne kadar azaldığını ve ayrıca pil takımının ne zaman değiştirilmesi gerektiğini bilebiliriz. SOH ayrıca BMS tarafından hesaplanmalı ve takip edilmelidir.

Hücre Dengeleme: Bir BMS'nin bir diğer hayati işlevi de hücre dengelemesini sağlamaktır. Örneğin, seri bağlı 4 hücreli bir pakette, dört hücrenin hepsinin voltajı her zaman eşit olmalıdır. Bir hücre diğerinden daha düşük veya yüksek voltaj ise, tüm paketi etkileyecektir, örneğin bir hücrenin 3.5V'de, diğer üçünün ise 4V'ta olduğunu söyleyin. Şarj sırasında bu üç hücre 4.2V'a ulaşacak, diğeri ise 3.7V'a henüz ulaşmış olacak, benzer şekilde bu hücre diğer üçünden önce 3V'a ilk deşarj olacak. Bu şekilde, bu tek hücre nedeniyle paketteki diğer tüm hücreler maksimum potansiyelinde kullanılamaz ve bu nedenle verimlilikten ödün verilir.

Bu sorunla başa çıkmak için BMS, hücre dengeleme adı verilen bir şey uygulamak zorundadır. Hücre dengeleme tekniklerinin pek çok türü vardır, ancak yaygın olarak kullanılanları aktif ve pasif tip hücre dengelemedir. Pasif dengelemede fikir, aşırı gerilime sahip hücrelerin, diğer hücrelerin gerilim değerine ulaşmak için direnç benzeri bir yük aracılığıyla deşarj olacağıdır. Aktif dengelemedeyken, daha güçlü hücreler, potansiyellerini eşitlemek için daha.

Termal Kontrol: Lityum pil takımının ömrü ve verimliliği büyük ölçüde çalışma sıcaklığına bağlıdır. Pil, normal oda sıcaklıklarına kıyasla sıcak iklimlerde daha hızlı boşalma eğilimindedir. Buna ek olarak, yüksek akım tüketimi sıcaklığı daha da artıracaktır. Bu, bir pil paketinde bir Termal sistem (çoğunlukla yağ) gerektirir. Bu termal sistem sadece sıcaklığı düşürebilmeli, aynı zamanda gerektiğinde soğuk iklimlerde sıcaklığı arttırabilmelidir. BMS, pil takımının genel sıcaklığını korumak için bireysel hücre sıcaklığını ölçmekten ve termal sistemi buna göre kontrol etmekten sorumludur.

Pilin kendisinden güç alır: EV'de bulunan tek güç kaynağı pilin kendisidir. Bu nedenle, bir BMS, koruması ve bakımını yapması gereken aynı pilden güç alacak şekilde tasarlanmalıdır. Bu kulağa basit gelebilir, ancak BMS tasarımının zorluğunu arttırır.

Daha Az İdeal Güç: Araç çalışıyor, şarj oluyor veya ideal modda olsa bile bir BMS aktif ve çalışıyor olmalıdır. Bu, BMS devresine sürekli olarak güç verilmesini sağlar ve bu nedenle, pili fazla tüketmemek için BMS'nin çok daha az güç tüketmesi zorunludur. Bir EV haftalarca veya aylarca şarjsız kaldığında, BMS ve diğer devreler pili kendi kendilerine boşaltma eğilimindedir ve sonunda bir sonraki kullanımdan önce çalıştırılması veya şarj edilmesi gerekir. Bu sorun, Tesla gibi popüler otomobillerde bile hala yaygın.