Você entra em seu veículo elétrico, liga-o e o cluster mostra o número de quilômetros que você pode percorrer. Com base nesse alcance, você decide os pit stops que fará para chegar ao seu destino, mas você já se perguntou como seu veículo calcula a distância que pode percorrer?
Bem, o Sistema de Gerenciamento de Bateria ou o BMS fica de olho na bateria que alimenta seu veículo elétrico e estima o alcance para você. Além disso, o sistema monitora a saúde da bateria e garante que é seguro usá-la.
Noções básicas sobre baterias e células de íon de lítio
Antes de entrarmos nos sistemas de gerenciamento de bateria, é essencial entender como as baterias são feitas.
Uma bateria em um veículo elétrico é feita de células de íons de lítio, e essas células são conectadas umas às outras para criar um módulo de bateria. Esses módulos são ainda conectados a outros módulos para criar uma bateria. Esse design modular ajuda no gerenciamento eficiente da bateria e melhora a capacidade de manutenção. Devido a essa arquitetura de design, o fabricante da bateria pode substituir um módulo defeituoso em vez de substituir a bateria inteira.
Em termos de vantagens, as células de íon de lítio oferecem vários recursos, como uma alta relação potência-peso relação, alta eficiência energética, características de baixa auto-descarga e boa alta temperatura atuação. Devido a essas características, as células de íons de lítio são a escolha certa para veículos elétricos, mas essas baterias não são perfeitas e tecnologia de bateria de estado sólido está tentando resolver os problemas que vêm com as baterias de íons de lítio.
Outra coisa a notar aqui é que as células de íons de lítio só podem oferecer as vantagens mencionadas acima se forem operadas dentro dos limites especificados. Abaixo está uma breve visão geral desses limites operacionais.
- Especificações de tensão: A bateria de um veículo elétrico é feita de várias células de íons de lítio. Para colocar as coisas em perspectiva, o Tesla Roadster veio com 6.831 células, e cada uma dessas células precisa operar dentro de uma faixa de tensão definida. Para a maioria das células, essa faixa está entre 3,0 e 4,1 volts. Se as células forem usadas fora dessas faixas, a vida útil da bateria e o desempenho que ela oferece se deteriora.
- Limites de temperatura: Além dos limites de tensão, a temperatura das baterias de íons de lítio também precisa ser monitorada. Para a maioria das células, esse intervalo está entre -4 e 131 graus Fahrenheit (-20 e 55 graus Celsius). Se as células forem operadas fora dessas faixas de temperatura, o desempenho e a vida útil da bateria podem cair drasticamente.
- Sorteio atual: A quantidade de corrente extraída das células também deve ser monitorada. Se a quantidade de corrente extraída das células estiver fora dos limites prescritos, a vida útil das células degradará exponencialmente.
- Corrente de carregamento: A bateria também precisa ser monitorada durante o carregamento. Isso ocorre porque grandes quantidades de corrente são bombeadas para a bateria em um curto período de tempo, e isso geralmente ocorre durante carregamento rápido usando carregadores de nível 3. Devido a este alto fluxo de corrente na bateria, as células podem sobrecarregar, causando aquecimento, degradando a vida e o desempenho das células.
Como vários parâmetros precisam ser monitorados para o desempenho ideal de uma bateria, ela precisa de um sistema de gerenciamento de bateria. Esse sistema de gerenciamento é um dispositivo computacional que monitora diversas características de cada célula e garante que a bateria funcione dentro dos limites especificados.
O que acontece se as células não operarem dentro dos limites prescritos?
Se as células de uma bateria forem operadas em alta temperatura ou muita corrente for extraída delas, pode ocorrer um fenômeno conhecido como fuga térmica.
Você vê, uma bateria de íons de lítio fornece energia através de uma série de reações químicas. Essas reações geram calor e, se as baterias não forem operadas em intervalos adequados, a quantidade de calor gerada por essas reações aumenta exponencialmente.
Devido a este aumento na geração de calor, as células podem pegar fogo e causar uma reação em cadeia na bateria. Portanto, é essencial monitorar a temperatura de cada célula para evitar fuga térmica.
Como funciona um sistema de gerenciamento de bateria e o que ele faz?
O Sistema de Gerenciamento de Bateria é um computador conectado a vários sensores. Esses sensores monitoram a tensão, corrente e temperatura de cada célula e as enviam para o BMS.
O Sistema de Gerenciamento de Bateria analisa esses dados para garantir que cada célula opere dentro dos limites prescritos. Se não for esse o caso, então ele tenta resolver o problema.
Se as células dentro da bateria estiverem muito quentes, o BMS gerencia o sistema de resfriamento para reduzir a temperatura da bateria.
Em caso de variações na tensão das células, o Sistema de Gerenciamento de Baterias realiza o balanceamento das células. Para equilibrar as células, ele transfere energia de uma célula para outra para garantir que todas as células operem no mesmo nível de tensão.
Além das tarefas mencionadas acima, o BMS registra os dados que recebe para calcular o estado de carga e a integridade da bateria.
Como um sistema de gerenciamento de bateria calcula o alcance?
Um dos sensores conectados ao BMS mede a quantidade de corrente que entra e sai da bateria. Com base nesses dados, o Sistema de Gerenciamento de Bateria estima a quantidade de corrente que a bateria possui e a distância que seu veículo pode percorrer, mantendo sua ansiedade de alcance sob controle.
Os sistemas de gerenciamento de bateria são realmente necessários?
O Sistema de Gerenciamento de Bateria em um veículo elétrico monitora cada célula da bateria de perto. Garante que a bateria é segura de usar e protege o carro se as células não estiverem funcionando corretamente.
Além disso, estima a autonomia que o veículo pode percorrer e ajuda a melhorar o ciclo de vida geral da bateria. Portanto, um sistema de gerenciamento de bateria é uma parte crítica de um veículo elétrico, e um bom sistema de gerenciamento de bateria pode melhorar a vida útil de um veículo elétrico em vários anos.
