Blog

Обслуговування акумуляторної батареї BMW

Найприємніший спосіб підтримувати батарею вашого BMW зарядженою – це їздити на машині, але як бути в тих випадках, коли вона змушена стояти без можливості для генератора підтримувати її заряд?? Якщо не вжити належних заходів обережності, ви не тільки повернетеся до автомобіля, який не заводиться, але також є велика ймовірність, що ви не зможете потрапити в машину, якщо вона заблокована. Щоб цього не сталося, варто подумати про те, як зберігати автомобільний акумулятор, коли він не використовується.

Є багато причин, чому ваш автомобіль може в кінцевому підсумку сидіти протягом тривалого періоду з акумулятор злив. Якщо у вас класичний автомобіль або гоночний автомобіль, можливо, вам доведеться зберігати його на зиму або навіть протягом декількох тижнів, коли ви перебуваєте між автошоу або гоночними змаганнями. Те ж саме можна сказати і про власників BMW, які їздять тільки на вихідних. Крім того, зростає кількість людей, які працюють з дому, і це дозволяє легко залишати автомобіль стояти довше, ніж це ідеально для акумулятор. Якщо вам цікаво, як зберігати автомобільний акумулятор, щоб він мав заряд, коли вам це потрібно, є кілька варіантів.

Чи потрібно від’єднувати акумулятор під час зберігання автомобіля??

Перше, про що багато хто замислюється, коли ставить автомобіль на зберігання, – чи потрібно від’єднувати акумуляторну батарею. Виймання акумулятора акумулятор а зберігання його в сухому приміщенні з контрольованою температурою – чудовий варіант для старих автомобілів, які будуть стояти кілька місяців. Це сповільнить ефект розрядки, оскільки немає допоміжних грабіжників енергії, але ви все одно захочете приєднати пристрій для підтримки акумулятора, щоб переконатися, що він буде повністю заряджений, коли вам це знову знадобиться.

У більшості випадків, особливо для тих, хто періодично заводить автомобіль і їздить на ньому, набагато зручніше і ефективніше залишати батарею в машині з підключеним зарядним пристроєм.

Залишаючи систему акумулятор в автомобілі під час заряджання є особливо гарною ідеєю в сучасних BMW, оскільки комп’ютер автомобіля систему ніколи не вимикається повністю – він просто переходить у режим сну, як ваш персональний комп’ютер або мобільний пристрій. Це означає, що не потрібно чекати, поки системи завантажаться, коли вони вам потрібні, і багато електричних систем у вашому BMW залишаються повністю працездатними протягом десяти хвилин після того, як автомобіль вимкнено. Це чудово для вашої зручності, але не дуже добре для акумулятор життя.

Крім того, що комп’ютерні системи повинні бути готові до роботи в будь-яку хвилину, найбільша причина не відключати ваш акумулятор і ставити свій BMW на зарядний пристрій, коли він не використовується, принаймні кожні три-чотири дні, щоб переконатися, що він не буде заблокований. Якщо ваш багажник або двері замкнені, вам буде надзвичайно важко потрапити в автомобіль, якщо батарея розрядиться – особливо для деяких нових моделей, в яких батарея знаходиться в багажнику і немає зовнішнього замка, що замикається на ключ!

Як довго прослужить автомобільний акумулятор при зберіганні?

Як довго пропрацює автомобільний акумулятор при зберіганні – складно визначити. Якщо акумулятор залишається встановленим і робочим під час зберігання, він може повністю розрядитися протягом чотирьох тижнів, якщо не використовувати зарядний пристрій або пристрій для технічного обслуговування. І це лише в тому випадку, якщо батарея знаходиться у відмінному стані. Навіть у цьому випадку він може розрядитися настільки за один-два тижні, що ви не зможете завести свій автомобіль.

Навіть коли ваш батарея повністю від’єднаний і зберігається належним чином, якщо він не прикріплений до акумуляторного тендера, його довговічність повністю залежить від віку і стану акумулятора. Новий, потужний акумулятор може пропрацювати від кількох до кількох тижнів при зберіганні, але цього дорогого експерименту можна уникнути, просто використовуючи пристрій для обслуговування акумуляторів.

Роль моделювання в розробці точних BMS

Exicom Tele-Systems Pvt. Ltd. проектує, розробляє та впроваджує енергетичні рішення, включаючи новітні літій-іонні (Li-ion) батарея технології. На сьогоднішній день компанія розгорнула рішення для літій-іонних акумуляторів на загальну суму понад 1.8 ГВт-год – один з найвищих показників у світі для однієї компанії. Exicom також пропонує рішення для зарядки і BMS для електричних двоколісних і легких електромобілів, які сприяють зростанню електричної мобільності в Індії Індія.

У дослідницькому центрі Exicom в Гуруграмі, Індія, Технологічна команда на чолі з доктором. Пармендер Сінгх розробив BMS, яка може бути використана для точного моніторингу та управління літій-іонними батареями в широкому діапазоні напруг (до 1000 В). Ця BMS також є хімічно агностичною; її можна використовувати з літій-іонними батареями різних хімічних складів, таких як літій-феррофосфат або літій-залізо-фосфат (LFP), літій-нікель-марганець-кобальт-оксид (NMC) і літій-нікель-кобальт-алюмінієвий оксид (NCA).

Точність роботи BMS залежить від якості та точності вхідних даних, що використовуються для програмування або калібрування система. Наприклад, BMS включає в себе ряд теплових датчиків, розподілених по всьому акумуляторному блоку. Для того, щоб точно контролювати розподіл температури в акумуляторній батареї і прогнозувати відповідну продуктивність, вкрай важливо, щоб датчики були розміщені в правильних місцях. Це вимагає детального розуміння теплового профілю кожного батарея а також того, як тепло змінюється по всій батареї. Саме тут COMSOL Multiphysics® відіграє невід’ємну роль, дозволяючи проводити точні розрахунки і зіставлення вхідних даних, таких як інформація про тепловий профіль, які необхідні для розробки BMS з хірургічною точністю.

Прогнозування та запобігання потенційному тепловому витоку

Dr. Команда Сінгха в Exicom використовувала COMSOL Multiphysics для виконання ряду аналізів теплової поведінки елементів батареї. Вони також використовували моделювання для аналізу потенційних зовнішніх коротких замикань, які можуть спричинити теплову втечу – неконтрольований процес самонагрівання, який може пошкодити обладнання або навіть спричинити пожежу. Команда Exicom почала з аналізу тепла, що генерується в циліндричних комірках з різними форм-факторами, а потім розширила цю модель до рівня упаковки, використовуючи тепловий профіль, створений для комірок. “Ми були особливо зацікавлені в поліпшенні температурного градієнта по всьому блоку для акумуляторних батарей з повітряним охолодженням”, – сказав д-р. Сінгх.

Результати теплового моделювання на рівні комірки для циліндричних комірок під час розряду 1C показані на рисунку 1. Візуалізація зліва на рисунку 1 показує розподіл температури, де максимальна температура спостерігається в середині комірки. Візуалізація праворуч показує контурний розподіл температури, де максимальна температура знаходиться в активному матеріалі елемента.

Результати моделювання, коли вони були підтверджені експериментальними даними, виявилися в межах похибки ±5% при стандартному профілі заряду-розряду. Потім модель була розширена для розряду 2C при 100-відсотковому стані заряду (SOC) відповідно до стандарту UL1642, який визначений для випробування на зовнішнє коротке замикання.

Позитивні та негативні клеми елемента були закорочені через опір 80 ± 20 мОм. Теплова модель на основі кускового підходу в програмному забезпеченні COMSOL® була перевірена на основі експериментальних даних для профілів заряду-розряду елемента. Вони також розроблені:

• Циклічні та календарі моделі спаду ємності для циліндричних елементів на основі оптимізаційних функцій, доступних в COMSOL ®
• Високоточна псевдо двовимірна (P2D) модель для циліндричних елементів з використанням екстрагованих електрохімічних параметрів

Вони виявили, що кумулятивний підхід дозволив їм побудувати моделі, використовуючи мінімальну кількість параметрів – таких як геометрія комірки, товщина електродів, теплопровідність, теплоємність, робочий цикл і таблиця напруги холостого ходу (OCV) – SOC, – які легко доступні у виробників акумуляторних батарей.

Отримання цих параметрів експериментальним шляхом є не тільки трудомістким процесом, але і схильним до помилок через змінні експериментальні умови. Наприклад, температура навколишнього середовища коливається, тому отримання точного теплового профілю комірки вимагає проведення великої серії тестів при різних температурах навколишнього середовища.

Використовуючи моделювання, д-р Сінгх та його команда змогли. Сінгх і його команда змогли провести ці експерименти з великою легкістю. Вони змогли ефективно вивчити профілі заряду і розряду, теплову поведінку при різних швидкостях заряду і розряду, а також тепловий розгін (рис. 2) через зовнішні або внутрішні короткі замикання для різних хімічних елементів (рис. 3).

Команда також змогла виявити гарячі точки в акумуляторній батареї і з високою точністю визначити класифікацію елементів на основі аналізу згасання ємності. Ці результати мали безпосереднє застосування у скороченні часу циклу розробки BMS, оскільки “гарячі точки” вказували на найкращі місця для розміщення теплових датчиків у BMS для найбільш ефективного функціонування.

За словами д-ра. Сінгх: “COMSOL – це простий в освоєнні та адаптований інструмент скінченних елементів для проектування батарей та теплового моделювання.”

Майбутня сфера застосування: Розширення моделювання акумуляторів для прогнозування старіння

На додаток до теплового моделювання, д-р Сінгх. Сінгх розширив використання симуляцій для дослідження іншого важливого явища: старіння батареї. Протягом терміну служби акумулятора його стан поступово погіршується через незворотні фізичні та хімічні зміни, такі як зростання шару твердого міжфазного електроліту (SEI), що може призвести до втрати пористості в елементі акумулятора, що, в свою чергу, може призвести до збільшення поляризації та внутрішнього опору.

Зондування магнітним полем (принтер “все-в-одному”) – неінвазивний метод моніторингу SOH акумулятора. З метою демонстрації потенціалу методу принтера “все в одному”, д-р Сінгх розробив мультифізичну модель в COMSOL. Сінгх розробив мультифізичну модель в COMSOL для оцінки реакції магнітного поля, поляризації акумулятора і внутрішнього опору літій-іонної реакції (рис. 4).

Команда помітила, що зміна пористості електродів має значний вплив на реакцію магнітного поля. Хоча це дослідження знаходиться на попередніх стадіях, потенційні застосування є далекосяжними. “Ми очікуємо, що подальші дослідження цього явища дозволять розробити та впровадити функції моніторингу старіння акумуляторів, а також кращі механізми захисту від нього в самій BMS”, – сказав д-р Джим Кеннеді. Сінгх.

Команда Exicom в даний час працює над електрохімічним P2D моделюванням для аналізу теплового і ємнісного розсіювання на клітинному рівні. Він має намір надалі розширити модель додатковими рівняннями теплової екзотермії на електродах і шарі SEI для підвищення точності під час теплового розгону.

Вони також планують використовувати модель розряджання для циклічного та календарного прогнозного аналізу. У майбутньому вони також планують впровадити модель зменшеного порядку для SOC і SOH і експортувати модель в MATLAB ® для генерації коду аж до рівня ASIC.

З прискоренням переходу до електричної мобільності в Індія і в усьому світі, дослідження на батарея Очікується, що в найближчі роки технологія значно зросте. Моделювання пропонує вирішальну перевагу компаніям у сфері електричної мобільності, які хочуть забезпечити більш ефективні рішення та покращити час виходу на ринок для своєї продукції.

COMSOL Multiphysics® та COMSOL® є зареєстрованими товарними знаками компанії COMSOL AB. MATLAB є зареєстрованою торговою маркою компанії The MathWorks, Inc.

Ця стаття була написана Ніною Пікардо, COMSOL, Inc. (Берлінгтон, штат Массачусетс). Для отримання додаткової інформації відвідайте тут.

Досконала технологія акумуляторів

Літієві батареї – це технологія вибору для електромобілів. Вони зберігають значно більше енергії, ніж всі інші батареї, підтримують високий струм, не втрачають зарядної ємності, надійно подають живлення і не мають ефекту пам’яті. Вони також мають набагато довший термін служби, ніж свинцеві батареї.

Torqeedo є піонером у розробці літієвих батарей для морського застосування з 2005 року. Оскільки ми постійно вдосконалюємо наші технології, ми пропонуємо найбільш комплексну та інтегровану концепцію захисту та безпеки для літієвих батарей на ринку – в поєднанні з продуктивністю та зручністю.

LiFePO або LFP (літій-залізо-фосфат) і LiNMC (літій-нікель-марганець-кобальт) – це два типи літій-іонних акумуляторів. Акумулятори LFP і LiNMC мають унікальний набір переваг і недоліків. У Torqeedo ми використовуємо обидва типи хімічних речовин для різних застосувань на човнах.

LiFePO / LFP

Батареї LFP мають нижчу щільність енергії та швидкість розряду, хоча за останні кілька років їхні характеристики швидко покращилися як за вартістю, так і за об’ємною щільністю енергії (Вт-год/л). Якщо судно не особливо чутливе до ваги і батареї встановлюються стаціонарно, батареї LFP можуть запропонувати значні переваги в ціні та довговічності.

LiNMC

Хімічний склад LiNMC забезпечує найвищу щільність енергії – найбільшу потужність при найменшій вазі – і найвищу швидкість розряду. Це робить її найкращим вибором для портативних і інтегрованих акумуляторів, таких як наші надлегкі, дорожні та силові акумулятори, а також для дуже чутливих до ваги застосувань Deep Blue.

Акумулятори високої ємності

Deep Blue Battery 80 – НОВИНКА

Останнє покоління літій-залізо-фосфатних (LFP) акумуляторів забезпечує найкращу в галузі об’ємну щільність енергії завдяки використанню архітектури “комірка в комірці”. Результат? Подвійне зберігання енергії на меншій площі. Надзвичайна довговічність, безпека та надійність підкріплені десятирічною гарантією на продуктивність для рекреаційного та комерційного використання.

не менше 4.000 циклів при 75% DoD, ϑ: 25°C або 3.750 циклів при 80% DoD, ϑ: 25°C або 3.000 циклів при 100% DoD, ϑ: 25°C

• LFP має довгий термін служби і стійкий до високих температур.
• LFP має постійну вихідну потужність і безперервну і плоску криву напруги. Оскільки струм настільки стабільний, компоненти можуть бути спроектовані так, щоб відповідати їхній оптимальній робочій точці.
• Батареї LFP виготовляються з великої кількості сировини, що дозволяє уникнути значної частини високих витрат, етичних та екологічних проблем, пов’язаних з видобутком критично важливих металів.
• Архітектура батареї Deep Blue 80 – це передовий підхід до складання акумуляторів, при якому окремі елементи батареї безпосередньо інтегровані в блок без необхідності використання проміжних модулів або компонентів. Ця вдосконалена конструкція компенсує нижчу щільність енергії LFP-батарей і забезпечує більш компактну площу, яку легше встановлювати на багатьох човнах.
• Акумулятори LFP мають вищий температурний поріг перед тепловим розрядом і нижчу реактивність у разі його виникнення.

Deep Blue Battery 40

Співпраця між BMW i і Torqeedo зробила найсучасніші автомобільні акумуляторні технології доступними для морського ринку. Технологія акумулятора, представлена в BMW i3, може живити ваш привід Torqeedo.

• Хімічний склад LiNMC забезпечує найвищу щільність енергії і найвищу швидкість розряду – найбільша потужність при найменшій вазі, що доставляється в найкоротші терміни.
• Призматичні елементи, як у батареї Deep Blue 40, мають багато переваг. Однак для тривалого терміну служби вони повинні бути надзвичайно точно зібрані в дуже міцному корпусі (в іншому випадку зарядка і розрядка з часом призведуть до того, що елементи розширюватимуться і стискатимуться дуже незначно, що призведе до їх передчасного старіння)
• Підтримується дев’ятирічною гарантією ємності для рекреаційного використання
• Дуже міцна конструкція ідеально підходить для високошвидкісних катерів, які пред’являють високі вимоги до ударостійкості
• Найсучасніша технологія BMS
• Розроблено відповідно до стандартів ASIL C, які використовуються в автомобільній промисловості для забезпечення максимальної безпеки
• Кваліфікаційні та приймальні випробування на набагато вищому рівні, ніж це характерно для човнової промисловості
• Охолоджує батарею для забезпечення високої продуктивності та тривалого терміну служби навіть при високих температурах навколишнього середовища та води
• У всіх кліматичних зонах у будь-якій точці світу
• Дуже висока щільність енергії
• Призматична конструкція елементів забезпечує ефективне охолодження, компактну форму, рівномірний розподіл температури всередині батареї та надзвичайно міцну конструкцію
• Міцний захисний алюмінієвий корпус з вентиляційним отвором
• З автоматизованого виробничого процесу Samsung SDI, провідного виробника літієвих акумуляторів

Низьковольтні літієві батареї низької напруги

Своєрідний клас літієвих батарей для човнів: На 70% більша щільність енергії та на 50% довший термін служби порівняно з типовими літієвими батареями LiFePO4

Ізольовані полюси забезпечують захист для безпечного транспортування і установки, а також захищають від ненавмисного розряду при тривалому зберіганні

Удосконалена батарея система управління (BMS) повністю інтегрована з надлишковими функціями безпеки та захисними і балансуючими функціями для розширення акумулятор термін служби

Інтегрована інформація система ідентифікує батарею та обмінюється даними з бортовим комп’ютером Cruise

Термін служби літієвої батареї визначається часом і, меншою мірою, кількістю циклів заряджання. Втрата потужності з часом становить близько 2-4% на рік при температурі навколишнього середовища 25°C. Процес старіння прискорюється, якщо батарея піддається впливу високих температур. Літієві батареї можна використовувати навіть у спекотну погоду, але зберігати їх слід за можливості при більш прохолодній температурі.

Безпека літієвої батареї

Окрім продуктивності, для літієвих батарей важливу роль відіграє безпека.

Акумуляторна батарея система управління (BMS) з надлишковими функціями безпеки: на відміну від свинцевих батарей, літієві батареї завжди потребують BMS для виконання функцій балансування та безпеки. Якщо електронні компоненти BMS виходять з ладу, це може само по собі стати проблемою безпеки для батареї. Ось чому в батареях Torqeedo є апаратна підтримка всіх важливих для безпеки компонентів. До речі, це також передбачено в автомобільній промисловості, аерокосмічній галузі та для медичних технологій.

Безпечна, індивідуальна упаковка комірок: Torqeedo використовує тільки безпечні комірки – зварні сталеві циліндри, кожен з яких оснащений декількома апаратними механізмами безпеки. Інші форми упаковки, такі як запечатані фольгою комірки (пакетики з-під кави), пропонують нижчий рівень безпеки, оскільки вони забезпечують менш ефективний захист від внутрішнього короткого замикання всередині комірок. (Виняток становлять комірки з керамічними сепараторами, які також забезпечують безпечну упаковку, але вони надзвичайно дорогі і використовуються дуже рідко).)

Чисті, точні виробничі процеси з боку виробників клітин. Torqeedo використовує лише комірки від відомих виробників з Японії та США.

Водонепроникність до IP67: Вода в літієвих батареях може призвести до різних проблем, таких як корозія обладнання BMS або утворення електролітичного газу. Тому літієві батареї на борту човна повинні бути водонепроникними.

Безпечна хімічна інженерія акумуляторів, д.g. LiFePO (літій-залізо-фосфат) або LiNMC (літій-нікель-марганець-кобальт-оксид). Зараз вони широко використовуються.

Як визначити літій-іонний акумулятор

Літій-іонні батареї легко відрізнити від AGM або свинцево-кислотних батарей завдяки кільком ключовим ознакам (рис. 2):

• Підключення шини LIN всередині кришки (для зв’язку з інтелектуальним датчиком заряду акумулятора (IBS);
• Позначка “Li-ion” у верхній частині етикетки;
• Великий вентиляційний отвір у кришці.

Літій-іонний акумулятор має вбудований електронний вимикач для захисту. Це може бути спричинено перенапругою, зниженою напругою, високою температурою (80°C) або коротким замиканням.

Літій-іонні акумулятори мають чорний корпус, як і інші акумулятори, але “Чарівне око” відсутнє на верхній частині кришки.

Внутрішня конструкція

Літій-іонні акумулятори можуть здаватися схожими на інші акумулятори зовні, але всередині вони значно відрізняються. Найбільш помітною відмінністю є те, що вони містять лише чотири елементи з номінальною напругою 3.3В кожне, для загальної номінальної напруги 13.2В в цілому.

Використовуючи Рисунок 3 для довідки, знайдіть наступні компоненти всередині літій-іонного акумулятора:

• Внутрішня структура;
• Схеми контролю батареї (BUE) з прецизійним резистором;
• Металевий вентиляційний жолоб;
• Електронний вимикач (два реле);
• Чотири літій-іонні акумуляторні батареї.

Інтегрований BUE відповідає за ряд завдань, включаючи функцію зв’язку та пробудження через шину даних LIN, а також моніторинг напруги та струму, що подаються окремими елементами та батареєю в цілому. Він також контролює струм замкненого контуру, температуру акумулятора, внутрішній опір, стан заряду, стан акумулятора, ємність акумулятора та пам’ять даних для інформації про акумулятор. Нарешті, він відповідає за активацію ізолюючого вимикача акумулятора в разі виявлення несправності.

Всі ці дані можна отримати за допомогою сканера, здатного обмінюватися даними з шиною BMW CAN або LIN.

Як заряджати літій-іонну батарею?

З’явилися нові вимоги до зарядки літій-іонних акумуляторів концерну BMW. Напруга зарядки та струмовий заряд повинні ретельно контролюватися або регулюватися, щоб уникнути пошкодження акумулятора або BUE.

BMW рекомендує використовувати один з наступних зарядних пристроїв:

BMW заявляє, що ви повинні використовувати точки зарядки в моторному відсіку, щоб запобігти несправності BUE. Існуючі зарядні пристрої, призначені для свинцево-кислотних або AGM-батарей, генерують занадто високу зарядну напругу для літій-іонної батареї. Якщо напруга зарядки занадто висока, може розімкнутися електронний вимикач, що призведе до появи відповідного повідомлення на приладовій панелі.

Перед зарядкою літій-іонного акумулятора відрегулюйте зарядну напругу, вона не повинна перевищувати 14.0V. Це стосується як зарядки акумулятора, так і акумулятор у транспортному засобі або поза ним. Заряджати літій-іонну батарею слід тільки при температурі батареї 5°C.

Як перевірити/замінити літій-іонний акумулятор?

Вбудований BUE здатний контролювати та тестувати акумулятор на несправності. Літій-іонні акумулятори не можуть бути замінені на інші конструктивні типи. Це пов’язано з тим, що BUE не буде розпізнаватися шиною LIN, і виникнуть коди несправностей.

Зняття та встановлення акумулятора майже не відрізняється від інших типів акумуляторів. Будьте обережні, від’єднуючи або під’єднуючи вентиляційні отвори акумулятора та електричний роз’єм шини LIN, щоб уникнути їх пошкодження.

Використовуйте динамометричний ключ, щоб затягнути акумулятор клеми відповідно до специфікації. Переконайтеся, що вентиляційний шланг (№1 на малюнку 4) нахилений назовні автомобіля, щоб уникнути ризику сифонації.

Після підключення нового акумулятора до автомобіля скористайтеся сканером, щоб зареєструвати новий акумулятор у Battery Energy Управління Systems (BEMS). Таким чином система розпізнає розмір акумулятора, номінальну силу струму і т.д. Для цього може знадобитися ввести код, який знаходиться на наклейці у верхній частині батарея.

https://www.bimmerworld.com/About-Us/BMW-Battery-Storage-Maintenance-and-Charging/
https://www.технічні огляди.com/component/content/article/tb/supplements/bet/features/articles/47647
https://www.крутний момент.com/us/en-us/technology-and-environment/battery-technology.html
https://www.tomorrowstechnician.com/understanding-BMW-12v-lithium-ion-battery-technology/ [/спойлер]