Una parte importante della gestione dell'energia è la gestione della batteria. Il compito principale della gestione della batteria è determinare lo stato della batteria. Una determinazione accurata di tale stato porta a un uso efficiente e a una lunga durata della batteria. Con l'aiuto di un sensore per batterie vengono misurati i parametri della batteria: corrente elettrica, temperatura e tensione. Quando l'auto è parcheggiata, i parametri della batteria vengono misurati ogni 40 ms. Durante questa inattività, i valori misurati vengono memorizzati nella memoria della corrente a riposo del sensore della batteria. Dopo il riavvio dell'auto, l'unità di controllo della gestione motore legge la memoria della corrente a riposo del sensore della batteria. Quando la corrente a riposo mostra un'anomalia, la memoria degli errori dell'unità di controllo della gestione motore la registra come guasto.
I parametri della batteria servono come input per gli algoritmi programmati. Questi algoritmi determinano i seguenti stati della batteria:
- Stato di carica (SOC)
- Stato di salute (SOH)
- Stato di funzionamento (SOF)
Stato di carica (SOC):
Lo SOC può essere considerato come il dato più importante per la gestione dell'energia e la gestione della batteria. Il SOC indica lo stato di carica della batteria. Il SOC è definito come la percentuale di carica disponibile rispetto al contenuto energetico di una batteria nuova.
Nella forma della formula: SOC = Qreale / Qmax * 100%
In questo è incluso:
Qreale = Contenuto energetico attuale della batteria.
Qmax = Contenuto energetico della batteria nuova completamente carica.
Determinare la SOC è una questione complessa. Ciò è principalmente dovuto alle reazioni chimiche nella batteria. Le reazioni chimiche nella batteria sono influenzate da temperatura, velocità di carica/scarica, composizione dell'elettrolita, invecchiamento e perdite interne.
La quantità di corrente di carica e scarica è quindi uno dei parametri più importanti per il BMS per determinare la SOC. La carica, con caricabatterie esterno, o il "riavvio" di una batteria deve avvenire quindi sul polo positivo e negativo indicati dal produttore. Quando si carica direttamente sui poli positivo e negativo della batteria, il BMS non considera i valori di corrente nella determinazione della SOC e si crea un conflitto che può causare un messaggio di errore.
State of Health (SOH):
Man mano che una batteria invecchia, aumentano:
- Il materiale attivo delle piastre diminuisce.
- La capacità diminuisce.
- La resistenza interna aumenta.
- L'autoscarica aumenta.
- L'efficienza di carica/scarica diminuisce.
La conversione dell'energia chimica in energia elettrica diventa sempre più difficile e può essere immagazzinata sempre meno energia. La salute della batteria diminuisce. La misura in cui la capacità attuale di una batteria caricata corrisponde alla capacità dichiarata dal produttore espressa in percentuale è chiamata State of Health (SOH).
Nella forma della formula:
SOH = Creale / Cmax * 100%
In questo è incluso:
- Creale = Capacità reale della batteria caricata.
- Cmax = Capacità massima della batteria nuova.
Un modo per determinare la SOH è registrare la caduta di tensione causata da un grande consumatore di energia in una batteria nuova in un profilo "corrente nuovo". Durante l'uso della batteria, la misurazione viene ripetuta, salvata e confrontata con il profilo "corrente nuovo". Il rapporto indica la SOH.
Nella forma della formula:
SOH = Unuovo - U1 / Umin - U2 * 100%
In questo è incluso:
- Unieuw = Tensione batteria a riposo batteria nuova.
- Umin = Tensione batteria a riposo batteria usata.
- U1 = Tensione batteria sotto carico batteria nuova.
- U2 Tensione batteria sotto carico batteria usata.
L'invecchiamento viene memorizzato (sotto forma di profili) nel BMS. Questi profili sono anche chiamati campi di invecchiamento. Durante il funzionamento, il BMS tiene conto delle specifiche e del SOH della batteria montata. È quindi importante che, in caso di sostituzione, venga installata una batteria con le specifiche prescritte, che i campi di invecchiamento vengano cancellati e che nel BMS venga segnalato che è stata installata una nuova batteria. Questo è il cosiddetto "apprendimento".
State of Function (SOF):
Durante il funzionamento deve essere continuamente determinato in che misura la batteria è in grado di svolgere la sua funzione. Prendiamo come esempio il sistema start-stop. Durante la fase "motore spento" deve essere determinato se la capacità di avviamento della batteria è sufficiente per fornire un successivo avviamento del motore. Tuttavia, i dati (SOC e SOH) non sono sufficienti per determinarlo. Infatti, è possibile una compensazione quando SOC, SOH e temperatura vengono confrontati tra loro.
La capacità di avviamento prevista di una batteria nuova con un alto SOH e un basso SOC può essere sufficiente per un successivo avviamento del motore. Al contrario, può essere fatta anche questa comparazione. Una batteria relativamente vecchia con un basso SOH può avere una capacità di avviamento prevista sufficiente quando la batteria ha un alto SOC.
La capacità di avviamento prevista, ovvero in che misura la batteria può svolgere la sua funzione, è chiamata State of Function (SOF). Questo valore viene determinato nella gestione della batteria.
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Nella foto è mostrato un test della batteria. La batteria è in ottime condizioni, ma dovrà essere ricaricata. Se la batteria non fosse in ordine, verrà indicato (Sostituire la batteria).
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