විදුලි වාහන (EV) ගැන කතා කරන විට, බොහෝ විට සංවාදය පරාසය, ත්වරණය සහ ආරෝපණ වේගය වටා කැරකෙයි. කෙසේ වෙතත්, මෙම විශ්මයජනක ක්‍රියාකාරිත්වය පිටුපස, නිහඬ නමුත් තීරණාත්මක අංගයක් වෙහෙස මහන්සි වී ක්‍රියාත්මක වේ:EV බැටරි කළමනාකරණ පද්ධතිය (BMS).
BMS ඉතා කඩිසර "බැටරි ආරක්ෂකයෙකු" ලෙස ඔබට සිතිය හැකිය. එය බැටරියේ "උෂ්ණත්වය" සහ "ශක්තිය" (වෝල්ටීයතාව) පිළිබඳව විමසිල්ලෙන් සිටීම පමණක් නොව, කණ්ඩායමේ සෑම සාමාජිකයෙකුම (සෛල) සමගියෙන් ක්‍රියා කරන බව සහතික කරයි. එක්සත් ජනපද බලශක්ති දෙපාර්තමේන්තුවේ වාර්තාවක් ඉස්මතු කරන පරිදි, "විදුලි වාහන භාවිතය ඉදිරියට ගෙන යාම සඳහා උසස් බැටරි කළමනාකරණය ඉතා වැදගත් වේ."¹
අපි ඔබව මේ නොඇසූ වීරයා ගැන ගැඹුරින් සොයා බලන්නෙමු. අපි එය කළමනාකරණය කරන හරයෙන් - බැටරි වර්ග වලින් - පටන් ගනිමු, පසුව එහි මූලික කාර්යයන්, මොළය වැනි ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය වෙත ගොස් අවසානයේ AI සහ රැහැන් රහිත තාක්ෂණයෙන් මෙහෙයවනු ලබන අනාගතයක් දෙස බලමු.
1: BMS හි "හදවත" තේරුම් ගැනීම: EV බැටරි වර්ග
BMS එකක සැලසුම එය කළමනාකරණය කරන බැටරි වර්ගයට ආවේණිකව සම්බන්ධ වේ. විවිධ රසායනික සංයුතීන්ට බෙහෙවින් වෙනස් කළමනාකරණ උපාය මාර්ග අවශ්‍ය වේ. මෙම බැටරි තේරුම් ගැනීම BMS නිර්මාණයේ සංකීර්ණත්වය ග්‍රහණය කර ගැනීමේ පළමු පියවරයි.
ප්‍රධාන ධාරාවේ සහ අනාගත ප්‍රවණතා EV බැටරි: සංසන්දනාත්මක පෙනුමක්
| බැටරි වර්ගය | ප්‍රධාන ලක්ෂණ | වාසි | අවාසි | BMS කළමනාකරණ අවධානය |
|---|---|---|---|---|
| ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් (LFP) | පිරිවැය-ඵලදායී, ඉතා ආරක්ෂිත, දිගු චක්‍ර ආයු කාලයක්. | විශිෂ්ට තාප ස්ථායිතාව, තාප ගැලවීමේ අවදානම අඩුය. චක්‍ර ආයු කාලය චක්‍ර 3000 ඉක්මවිය හැක. අඩු පිරිවැය, කොබෝල්ට් නැත. | සාපේක්ෂව අඩු ශක්ති ඝනත්වය. අඩු උෂ්ණත්වවලදී දුර්වල ක්‍රියාකාරිත්වය. SOC ඇස්තමේන්තු කිරීමට අපහසුය. | ඉහළ නිරවද්‍යතාවයකින් යුත් SOC ඇස්තමේන්තුව: පැතලි වෝල්ටීයතා වක්‍රය හැසිරවීමට සංකීර්ණ ඇල්ගොරිතම අවශ්‍ය වේ.අඩු උෂ්ණත්ව පූර්ව උණුසුම: බලවත් ඒකාබද්ධ බැටරි තාපන පද්ධතියක් අවශ්‍යයි. |
| නිකල් මැංගනීස් කොබෝල්ට් (NMC/NCA) | ඉහළ ශක්ති ඝනත්වය, දිගු ධාවන පරාසය. | දිගු පරාසයක් සඳහා ප්‍රමුඛ ශක්ති ඝනත්වය. සීතල කාලගුණය තුළ වඩා හොඳ කාර්ය සාධනයක්. | අඩු තාප ස්ථායිතාව. කොබෝල්ට් සහ නිකල් නිසා අධික පිරිවැයක්. චක්‍රයේ ආයු කාලය සාමාන්‍යයෙන් LFP වලට වඩා කෙටි වේ. | ක්‍රියාකාරී ආරක්ෂක නිරීක්ෂණය: සෛල වෝල්ටීයතාවය සහ උෂ්ණත්වය මිලි තත්පර මට්ටමේ නිරීක්ෂණය.බලවත් ක්‍රියාකාරී තුලනය: අධි ශක්ති ඝනත්ව සෛල අතර අනුකූලතාව පවත්වා ගනී.දැඩි තාප කළමනාකරණ සම්බන්ධීකරණය. |
| ඝන-තත්ව බැටරි | ඊළඟ පරම්පරාව ලෙස පෙනෙන ඝන ඉලෙක්ට්‍රෝලය භාවිතා කරයි. | අවසාන ආරක්ෂාව: ඉලෙක්ට්‍රෝලය කාන්දු වීමෙන් ඇතිවන ගිනි අවදානම මූලික වශයෙන් ඉවත් කරයි.අතිශය ඉහළ ශක්ති ඝනත්වය: න්‍යායාත්මකව 500 Wh/kg දක්වා. පුළුල් මෙහෙයුම් උෂ්ණත්ව පරාසයක්. | තාක්ෂණය තවමත් පරිණත නැත; අධික පිරිවැය. අතුරුමුහුණත් ප්‍රතිරෝධය සහ චක්‍ර ආයු කාලය සමඟ අභියෝග. | නව සංවේදක තාක්ෂණයන්: පීඩනය වැනි නව භෞතික ප්‍රමාණ නිරීක්ෂණය කිරීමට අවශ්‍ය විය හැකිය.අතුරුමුහුණත් තත්ව ඇස්තමේන්තුව: ඉලෙක්ට්‍රෝලය සහ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ අතර අතුරු මුහුණතේ සෞඛ්‍යය නිරීක්ෂණය කිරීම. |
2: BMS එකක මූලික කාර්යයන්: එය ඇත්තටම කරන්නේ කුමක්ද?
පූර්ණ ක්‍රියාකාරී BMS එකක් යනු බහු-දක්ෂ විශේෂඥයෙකු වැනි වන අතර, ඒ සමඟම ගණකාධිකාරීවරයෙකු, වෛද්‍යවරයෙකු සහ ආරක්ෂකයෙකු ලෙසද කටයුතු කරයි. එහි කාර්යය මූලික කාර්යයන් හතරකට බෙදිය හැකිය.
1. රාජ්‍ය ඇස්තමේන්තුව: "ඉන්ධන මාපකය" සහ "සෞඛ්‍ය වාර්තාව"
•භාර තත්ත්වය (SOC):පරිශීලකයින් වැඩිපුරම සැලකිලිමත් වන්නේ මෙයයි: "බැටරි කොපමණ ප්‍රමාණයක් ඉතිරිව තිබේද?" නිවැරදි SOC ඇස්තමේන්තුව පරාස කාංසාව වළක්වයි. පැතලි වෝල්ටීයතා වක්‍රයක් සහිත LFP වැනි බැටරි සඳහා, SOC නිවැරදිව තක්සේරු කිරීම ලෝක මට්ටමේ තාක්ෂණික අභියෝගයක් වන අතර, කල්මන් පෙරහන වැනි සංකීර්ණ ඇල්ගොරිතම අවශ්‍ය වේ.
•සෞඛ්‍ය තත්ත්වය (SOH):මෙය බැටරියේ "සෞඛ්‍යය" එය අලුත් වූ විට හා සසඳන විට තක්සේරු කරන අතර භාවිතා කළ EV එකක අගය තීරණය කිරීමේ ප්‍රධාන සාධකයකි. 80% SOH සහිත බැටරියක් යනු එහි උපරිම ධාරිතාව නව බැටරියකින් 80% ක් පමණි.
2. සෛල තුලනය: කණ්ඩායම් වැඩ කිරීමේ කලාව
බැටරි පැකට්ටුවක් ශ්‍රේණිගතව සහ සමාන්තරව සම්බන්ධ කර ඇති සෛල සිය ගණනක් හෝ දහස් ගණනකින් සමන්විත වේ. කුඩා නිෂ්පාදන වෙනස්කම් නිසා, ඒවායේ ආරෝපණ සහ විසර්ජන අනුපාත සුළු වශයෙන් වෙනස් වේ. සමතුලිත කිරීමකින් තොරව, අඩුම ආරෝපණයක් සහිත සෛලය මුළු ඇසුරුමේම විසර්ජන අන්ත ලක්ෂ්‍යය තීරණය කරන අතර, ඉහළම ආරෝපණයක් සහිත සෛලය ආරෝපණ අන්ත ලක්ෂ්‍යය තීරණය කරයි.
• උදාසීන තුලනය:ප්‍රතිරෝධකයක් භාවිතයෙන් ඉහළ ආරෝපිත සෛල වලින් අතිරික්ත ශක්තිය දහනය කරයි. එය සරල හා ලාභදායී නමුත් තාපය ජනනය කර ශක්තිය නාස්ති කරයි.
• ක්‍රියාකාරී තුලනය:ඉහළ ආරෝපිත සෛලවල සිට අඩු ආරෝපිත සෛල වෙත ශක්තිය මාරු කරයි. එය කාර්යක්ෂම වන අතර භාවිතා කළ හැකි පරාසය වැඩි කළ හැකි නමුත් සංකීර්ණ හා මිල අධිකය. SAE International හි පර්යේෂණවලින් පෙනී යන්නේ ක්‍රියාකාරී සමතුලිතතාවය ඇසුරුමක භාවිතා කළ හැකි ධාරිතාව 10% කින් පමණ වැඩි කළ හැකි බවයි.
3. ආරක්ෂිත ආරක්ෂාව: සුපරීක්ෂාකාරී "භාරකරු"
මෙය BMS හි වඩාත්ම තීරණාත්මක වගකීමයි. එය සංවේදක හරහා බැටරියේ පරාමිතීන් අඛණ්ඩව නිරීක්ෂණය කරයි.
•අධික වෝල්ටීයතාව/අඩු වෝල්ටීයතා ආරක්ෂාව:ස්ථිර බැටරි හානිවලට ප්‍රධානතම හේතුව වන අධික ලෙස ආරෝපණය වීම හෝ අධික ලෙස විසර්ජනය වීම වළක්වයි.
•අධික ධාරා ආරක්ෂාව:කෙටි පරිපථයක් වැනි අසාමාන්‍ය ධාරා සිදුවීම් වලදී පරිපථය ඉක්මනින් කපා දමයි.
•අධික උෂ්ණත්ව ආරක්ෂාව:බැටරි උෂ්ණත්වයට අතිශයින් සංවේදී වේ. BMS උෂ්ණත්වය නිරීක්ෂණය කරයි, එය ඉතා ඉහළ හෝ අඩු නම් බලය සීමා කරයි, සහ තාපන හෝ සිසිලන පද්ධති සක්‍රීය කරයි. තාප ගලායාම වැළැක්වීම එහි ප්‍රමුඛතාවය වන අතර එය පුළුල්EV ආරෝපණ ස්ථාන නිර්මාණය.
3. BMS හි මොළය: එය ගෘහ නිර්මාණකරණය කරන්නේ කෙසේද?
නිවැරදි BMS ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය තෝරා ගැනීම පිරිවැය, විශ්වසනීයත්වය සහ නම්‍යශීලීභාවය අතර හුවමාරුවකි.
BMS ගෘහ නිර්මාණ සංසන්දනය: මධ්‍යගත එදිරිව බෙදා හරින ලද එදිරිව මොඩියුලර්
| ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය | ව්‍යුහය සහ ලක්ෂණ | වාසි | අවාසි | නියෝජිත සැපයුම්කරුවන්/තාක්ෂණික |
|---|---|---|---|---|
| මධ්‍යගත | සියලුම සෛල සංවේදක වයර් සෘජුවම එක් මධ්‍යම පාලකයකට සම්බන්ධ වේ. | අඩු වියදම් සරල ව්‍යුහය | තනි අසාර්ථක ලක්ෂ්‍යයක් සංකීර්ණ රැහැන්, බර දුර්වල පරිමාණය | ටෙක්සාස් උපකරණ (TI), ඉන්ෆිනියන්ඉතා ඒකාබද්ධ තනි චිප විසඳුම් ලබා දෙයි. |
| බෙදා හරින ලදී | සෑම බැටරි මොඩියුලයකටම ප්‍රධාන පාලකයකට වාර්තා කරන තමන්ගේම වහල් පාලකයක් ඇත. | ඉහළ විශ්වසනීයත්වයක් ශක්තිමත් පරිමාණය කිරීමේ හැකියාව නඩත්තු කිරීමට පහසුය | අධික පිරිවැය පද්ධති සංකීර්ණතාව | ප්‍රතිසම උපාංග (ADI)හි රැහැන් රහිත BMS (wBMS) මෙම ක්ෂේත්‍රයේ ප්‍රමුඛයෙකි.එන්එක්ස්පීශක්තිමත් විසඳුම් ද පිරිනමයි. |
| මොඩියුලර් | අනෙක් දෙක අතර දෙමුහුන් ප්‍රවේශයක්, පිරිවැය සහ කාර්ය සාධනය තුලනය කිරීම. | හොඳ සමබරතාවයක් නම්‍යශීලී නිර්මාණය | කැපී පෙනෙන එකම ලක්ෂණයක්වත් නැත; සෑම අතින්ම සාමාන්‍යයි. | 1 වන මට්ටමේ සැපයුම්කරුවන් කැමතිමැරෙලිසහපෙරඑවැනි අභිරුචි විසඳුම් ලබා දෙන්න. |
A බෙදා හරින ලද ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය, විශේෂයෙන් රැහැන් රහිත BMS (wBMS), කර්මාන්ත ප්‍රවණතාවය බවට පත්වෙමින් තිබේ. එය පාලක අතර සංකීර්ණ සන්නිවේදන රැහැන් ඉවත් කරයි, එය බර සහ පිරිවැය අඩු කරනවා පමණක් නොව බැටරි පැක් නිර්මාණයේ පෙර නොවූ විරූ නම්‍යශීලී බවක් ලබා දෙන අතර ඒකාබද්ධ කිරීම සරල කරයිවිදුලි වාහන සැපයුම් උපකරණ (EVSE).
4: BMS හි අනාගතය: ඊළඟ පරම්පරාවේ තාක්ෂණ ප්‍රවණතා
BMS තාක්ෂණය එහි අවසාන ලක්ෂ්‍යයෙන් බොහෝ දුරස් ය; එය බුද්ධිමත් හා වඩාත් සම්බන්ධිත වීමට පරිණාමය වෙමින් පවතී.
•AI සහ යන්ත්‍ර ඉගෙනීම:අනාගත BMS තවදුරටත් ස්ථාවර ගණිතමය ආකෘති මත රඳා නොපවතිනු ඇත. ඒ වෙනුවට, ඔවුන් SOH සහ ඉතිරිවන ප්‍රයෝජනවත් ජීවිතය (RUL) වඩාත් නිවැරදිව පුරෝකථනය කිරීමට සහ විභව දෝෂ සඳහා පූර්ව අනතුරු ඇඟවීම් පවා ලබා දීමට දැවැන්ත ඓතිහාසික දත්ත ප්‍රමාණයක් විශ්ලේෂණය කිරීමට AI සහ යන්ත්‍ර ඉගෙනීම භාවිතා කරනු ඇත.
•වලාකුළු-සම්බන්ධිත BMS:වලාකුළට දත්ත උඩුගත කිරීමෙන්, ලොව පුරා වාහන බැටරි සඳහා දුරස්ථ නිරීක්ෂණ සහ රෝග විනිශ්චය ලබා ගැනීමට හැකි වේ. මෙය BMS ඇල්ගොරිතමයට ඕවර්-ද-එයාර් (OTA) යාවත්කාලීන කිරීම් සඳහා ඉඩ ලබා දෙනවා පමණක් නොව, ඊළඟ පරම්පරාවේ බැටරි පර්යේෂණ සඳහා වටිනා දත්ත ද සපයයි. මෙම වාහනයේ සිට වලාකුළ දක්වා සංකල්පය ද අඩිතාලම දමයිවී2ජී(වාහනයෙන් ජාලයට)තාක්ෂණය.
•නව බැටරි තාක්ෂණයන්ට අනුවර්තනය වීම:එය ඝන-තත්ව බැටරි වේවා හෝප්‍රවාහ බැටරි සහ LDES මූලික තාක්ෂණයන්, මෙම නැගී එන තාක්ෂණයන් සඳහා සම්පූර්ණයෙන්ම නව BMS කළමනාකරණ උපාය මාර්ග සහ සංවේදක තාක්ෂණයන් අවශ්‍ය වනු ඇත.
ඉංජිනේරුවාගේ නිර්මාණ පිරික්සුම් ලැයිස්තුව
BMS නිර්මාණය හෝ තේරීම සම්බන්ධ ඉංජිනේරුවන් සඳහා, පහත කරුණු ප්‍රධාන සලකා බැලීම් වේ:
•ක්‍රියාකාරී ආරක්ෂණ මට්ටම (ASIL):එය අනුකූලද?අයිඑස්ඕ 26262සම්මතය? BMS වැනි තීරණාත්මක ආරක්ෂක සංරචකයක් සඳහා, ASIL-C හෝ ASIL-D සාමාන්‍යයෙන් අවශ්‍ය වේ¹⁰.
•නිරවද්‍යතා අවශ්‍යතා:වෝල්ටීයතාවය, ධාරාව සහ උෂ්ණත්වය මැනීමේ නිරවද්‍යතාවය SOC/SOH ඇස්තමේන්තුවේ නිරවද්‍යතාවයට සෘජුවම බලපායි.
•සන්නිවේදන ප්‍රොටෝකෝල:එය CAN සහ LIN වැනි ප්‍රධාන ධාරාවේ මෝටර් රථ බස් ප්‍රොටෝකෝල සඳහා සහය දක්වයිද, සහ එය සන්නිවේදන අවශ්‍යතාවලට අනුකූලද?EV ආරෝපණ ප්‍රමිතීන්?
• තුලනය කිරීමේ හැකියාව:එය ක්‍රියාකාරී හෝ නිෂ්ක්‍රීය තුලනයද? තුලනය කිරීමේ ධාරාව කුමක්ද? එයට බැටරි පැකට්ටුවේ සැලසුම් අවශ්‍යතා සපුරාලිය හැකිද?
•පරිමාණය:විසඳුම විවිධ ධාරිතාවන් සහ වෝල්ටීයතා මට්ටම් සහිත විවිධ බැටරි පැක් වේදිකාවලට පහසුවෙන් අනුවර්තනය කළ හැකිද?
විදුලි වාහනයේ පරිණාමය වන මොළය
එමEV බැටරි කළමනාකරණ පද්ධතිය (BMS)නවීන විදුලි වාහන තාක්ෂණ ප්‍රහේලිකාවේ අත්‍යවශ්‍ය අංගයකි. එය සරල මොනිටරයක සිට සංවේදනය, ගණනය කිරීම, පාලනය සහ සන්නිවේදනය ඒකාබද්ධ කරන සංකීර්ණ කාවැද්දූ පද්ධතියක් දක්වා පරිණාමය වී ඇත.
බැටරි තාක්‍ෂණයම සහ AI සහ රැහැන් රහිත සන්නිවේදනය වැනි අති නවීන ක්ෂේත්‍ර අඛණ්ඩව දියුණු වන විට, BMS වඩාත් බුද්ධිමත්, විශ්වාසදායක සහ කාර්යක්ෂම වනු ඇත. එය වාහන ආරක්ෂාවේ ආරක්ෂකයා පමණක් නොව, බැටරිවල සම්පූර්ණ විභවය අගුළු හැරීමට සහ වඩාත් තිරසාර ප්‍රවාහන අනාගතයක් සක්‍රීය කිරීමට යතුර ද වේ.
නිති අසන පැණ
ප්‍රශ්නය: EV බැටරි කළමනාකරණ පද්ධතියක් යනු කුමක්ද?
A: An EV බැටරි කළමනාකරණ පද්ධතිය (BMS)විදුලි වාහනයක බැටරි පැකට්ටුවක "ඉලෙක්ට්‍රොනික මොළය" සහ "භාරකරු" වේ. එය සෑම බැටරි සෛලයක්ම නිරන්තරයෙන් නිරීක්ෂණය කර කළමනාකරණය කරන, සියලු තත්වයන් යටතේ බැටරිය ආරක්ෂිතව සහ කාර්යක්ෂමව ක්‍රියාත්මක වන බව සහතික කරන නවීන දෘඩාංග සහ මෘදුකාංග පද්ධතියකි.
ප්‍ර: BMS එකක ප්‍රධාන කාර්යයන් මොනවාද?
A:BMS හි මූලික කාර්යයන් අතරට: 1)රාජ්‍ය ඇස්තමේන්තුව: බැටරියේ ඉතිරි ආරෝපණය (ආරෝපණ තත්ත්වය - SOC) සහ එහි සමස්ත සෞඛ්‍යය (සෞඛ්‍ය තත්ත්වය - SOH) නිවැරදිව ගණනය කිරීම. 2)සෛල තුලනය: එක් එක් සෛල අධික ලෙස ආරෝපණය වීම හෝ අධික ලෙස විසර්ජනය වීම වැළැක්වීම සඳහා ඇසුරුමේ ඇති සියලුම සෛල ඒකාකාර ආරෝපණ මට්ටමක් ඇති බව සහතික කිරීම. 3)ආරක්ෂිත ආරක්ෂාව: තාප ගලායාම වැනි භයානක සිදුවීම් වැළැක්වීම සඳහා අධි වෝල්ටීයතාව, අඩු වෝල්ටීයතාව, අධි ධාරාව හෝ අධි උෂ්ණත්ව තත්වයන් යටතේ පරිපථය කපා හැරීම.
ප්‍රශ්නය: BMS එකක් මෙතරම් වැදගත් වන්නේ ඇයි?
A:BMS මගින් විදුලි වාහනයකආරක්ෂාව, පරාසය සහ බැටරි ආයු කාලය. BMS එකක් නොමැතිව, මිල අධික බැටරි පැකට්ටුවක් මාස කිහිපයක් ඇතුළත සෛල අසමතුලිතතාවයෙන් විනාශ විය හැකිය, නැතහොත් ගින්නක් පවා ඇති විය හැකිය. දියුණු BMS එකක් යනු දිගු පරාසයක්, දිගු ආයු කාලයක් සහ ඉහළ ආරක්ෂාවක් ලබා ගැනීමේ මූලික ගලයි.
පළ කිරීමේ කාලය: ජූලි-18-2025