افزایش 20 درصدی برد خودروهای برقی با روش BMS

یکی از پیشرفت‌های هیجان‌انگیزتر خودروهای الکتریکی در چند سال گذشته، توسعه سلول‌های فسفات لیتیوم-آهن به عنوان جایگزینی برای ترکیبات سنتی لیتیوم یونی است که از مواد معدنی مانند نیکل، منگنز و کبالت استفاده می‌کنند.

به گزارش تکناک، اکنون، یک سیستم مدیریت باتری جدید یا BMS می تواند برد خودروهای برقی را تا 20 درصد افزایش دهد.

چرا باتری های LFP؟

باتری‌های LiFePO4 یا LFP تا سال گذشته به لطف یک سری مجوزهای انحصاری ثبت اختراع با محققان آمریکایی و کانادایی که برای اولین بار این فناوری را توسعه دادند، عمدتاً در قلمرو تولیدکنندگان خودروهای برقی چینی بودند. اما این پتنت ها در حال انقضا هستند و خودروسازان غیر چینی نیز شروع به استفاده از باتری های LFP کرده اند.

سلول های LFP  نسبت به هوای بسیار سرد در مقایسه با یک سلول آلومینیومی معادل NMC یا نیکل-کبالت حساسیت بیشتری دارد و همچنین انرژی کمتری ذخیره می کنند. اما این موضوع ممکن است در واقع یک مزیت برای آنها باشد. در حقیقت هیچ خطری وجود ندارد که یک بسته LFP در هنگام تصادف و احتراق منفجر شود، بنابراین نیاز کمتری به احاطه کردن بسته با یک پوسته محافظ سنگین وجود دارد.

این به نوبه خود به این معنی است که در حالی که سلول ها چگالی انرژی کمتری دارند، چگالی انرژی در سطح محفظه باتری در واقع افزایش می یابد زیرا حجم بیشتری به جای ساختارهای محافظتی به سلول های باتری اختصاص داده می شود. باتری های LFP نیز عمر مفید بیشتری نسبت به بسته های NMC یا NCA دارند. سلول های LFP در سال 2022 حدود 20 درصد ارزان تر از سلول های NMC در هر کیلووات ساعت بودند.

بنابراین جای تعجب نیست که تسلا در سال 2021 برای بسیاری از خودروها به سلول‌های LFP روی آورد و فورد امسال سلول‌های LFP را به موستانگ Mach-E و وانت F-150 لایتنینگ در سال 2024 اضافه می‌کند.

اندازه گیری دقیق تر به معنای پیش بینی دقیق تر محدوده حرکتی است

برای بهره‌مندی کامل از ظرفیت شیمی باتری های LFP، شرکت Texas Instruments یک BMS جدید (هم برای بسته‌های باتری و هم برای سلول‌ها) توسعه داده است که بسیار حساس‌تر از سیستم‌های موجود است.

سام وانگ، که در Texas Instruments روی سیستم مدیریت باتری BMS ها کار می کند، توضیح داد: در نسل قبلی ما می‌توانیم محاسبات را تا سطح 3.5 میلی‌ولت پایین بیاوریم و این یکی از بهترین‌های آن زمان بود. اکنون در این آخرین نسل، ما تقریباً سه و نیم برابر بهتر هستیم یعنی 1 میلی ولت.

به دلیل منحنی تخلیه بسیار مسطح سلول های LFP این نوع محاسبات بسیار ضروری است. مارک نگ، مدیر بازاریابی پیشرانه‌های برقی در TI توضیح داد: وقتی شارژ از 70 درصد به 30 درصد می رسد، در آن ناحیه (منحنی تخلیه) صاف می ماند، و اینجاست که شما به این دقت 1 میلی ولتی نیاز دارید. چون اگر دقیق نباشید، نمی‌دانید 70 درصد شارژ دارید یا 40 درصد؟ این عدم دقت برای یک خودروی برقی 300 مایلی (483 کیلومتری) در مقایسه با BMS با دقت تنها 10 میلی ولت می تواند به 63 مایل (100 کیلومتر) برسد.

همچنین یک مزیت ایمنی عملکردی برای BMSهای جدید وجود دارد که سخت‌ترین استاندارد ایمنی خودرو ASIL-D را برآورده می‌کنند. با این دستگاه، ما می‌توانیم ولتاژ را دو بار با استفاده از فراوانی داخل تراشه اندازه‌گیری کنیم تا به سیستم بگوییم که اگر با یکدیگر یکسان نباشند، مشکلی وجود دارد یا نه.

فراتر از آن، BMS های جدید قابل استفاده برای بسته های باتری 400 ولت و 800 ولت هستند و می توانند به صورت بی سیم کار کنند. همچنین این سیستم نیاز به سیم‌کشی مسی در بسته‌های باتری را کاهش می‌دهد که به نوبه خود باعث کاهش هزینه و وزن می‌شود.