Aktiv yük balansı metodunun təhlili

Münhendə yerləşən Infineon Technologies-in Avtomobil Sistemləri Mühəndisliyi Departamenti bu yaxınlarda elektrik nəqliyyat vasitələrinin inkişafı üçün tapşırıq aldı. Elektrikli nəqliyyat vasitəsi, hibrid elektrikli nəqliyyat vasitələrinin elektrik performansını nümayiş etdirmək üçün böyük əhəmiyyət kəsb edən idarə olunan bir nəqliyyat vasitəsidir. Avtomobil böyük litium akkumulyatorla təchiz ediləcək və tərtibatçılar balanslaşdırılmış akkumulyatorun zəruri olduğunu başa düşürlər. Bu halda, ənənəvi sadə şarj balansı metodu əvəzinə batareyalar arasında avtomatik enerji ötürülməsini seçməlisiniz. Onların inkişaf etdirdikləri özünü doldurma balanslaşdırma sistemi, məcburi planla eyni qiymətə üstün funksiyaları təmin edə bilər.

Batareyanın quruluşu

Ni-Cd və Ni-MH batareyaları uzun illərdir ki, akkumulyator bazarında üstünlük təşkil edir. 18650 litium batareyası bazara yeni çıxan bir məhsul olsa da, onun bazar payı performansın əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşması səbəbindən sürətlə artır. Litium batareyalarının saxlama qabiliyyəti təsir edicidir, lakin buna baxmayaraq, tək bir batareyanın tutumu hibrid mühərrikin ehtiyaclarını ödəmək üçün gərginlik və ya cərəyan üçün kifayət deyil. Batareyanın enerji təchizatı cərəyanını artırmaq üçün bir neçə batareya paralel olaraq birləşdirilə bilər və batareyanın enerji təchizatı gərginliyini artırmaq üçün birdən çox batareya ardıcıl olaraq birləşdirilə bilər.

Batareya yığanlar tez-tez akkumulyator məhsullarını təsvir etmək üçün qısaldılmış sözlərdən istifadə edirlər, məsələn, 3P50S, bu, 3 paralel batareyadan və seriyalı 50 batareyadan ibarət batareya paketi deməkdir.

Modul quruluş çox sayda batareya elementləri də daxil olmaqla, batareyaları idarə etmək üçün idealdır. Məsələn, 3P12S akkumulyator massivində hər 12 batareya hüceyrəsi blok yaratmaq üçün ardıcıl olaraq birləşdirilir. Bu batareyalar mikrokontroller üzərində mərkəzləşdirilmiş elektron dövrə ilə idarə oluna və balanslaşdırıla bilər.

Batareya modulunun çıxış gərginliyi ardıcıl qoşulmuş batareyaların sayından və hər bir batareyanın gərginliyindən asılıdır. Litium batareyanın gərginliyi ümumiyyətlə 3.3V ilə 3.6V arasındadır, buna görə də batareya modulunun gərginliyi təxminən 30V ilə 45V arasındadır.

Hibrid güc 450 volt DC enerji təchizatı ilə təchiz edilmişdir. Batareyanın gərginliyindəki dəyişikliyi doldurma vəziyyəti ilə kompensasiya etmək üçün batareya paketi ilə mühərrik arasında DC-DC çeviricisini birləşdirmək məqsədəuyğundur. Konvertor həmçinin batareya paketinin cari çıxışını məhdudlaşdırır.

DC-DC çeviricisinin ən yaxşı vəziyyətdə işləməsini təmin etmək üçün batareyanın gərginliyi 150V ~ 300V arasında olmalıdır. Buna görə də, ardıcıl olaraq 5-dən 8-ə qədər batareya modulu lazımdır.

balans ehtiyacı

Gərginlik icazə verilən həddi aşdıqda, litium batareya asanlıqla zədələnir (Şəkil 2-də göstərildiyi kimi). Gərginlik yuxarı və aşağı hədləri (nano-fosfatlı litium batareyaları üçün 2V, yuxarı həddi üçün 3.6V) keçdikdə, batareya düzəlməz dərəcədə zədələnə bilər. Nəticədə, ən azı batareyanın öz-özünə boşaldılması sürətlənir. Batareyanın çıxış gərginliyi geniş doldurma vəziyyətində (SOC) sabitdir və təhlükəsiz diapazonda gərginliyin standartı aşma riski demək olar ki, yoxdur. Lakin təhlükəsiz diapazonun hər iki ucunda şarj əyrisi nisbətən dikdir. Buna görə də, profilaktik tədbir olaraq, gərginliyi yaxından izləmək lazımdır.

Gərginlik kritik bir dəyərə çatarsa, boşalma və ya doldurma prosesi dərhal dayandırılmalıdır. Güclü balans dövrəsinin köməyi ilə müvafiq akkumulyatorun gərginliyi təhlükəsiz miqyasda qaytarıla bilər. Ancaq bunun üçün hər hansı bir hüceyrənin gərginliyi digər hüceyrələrin gərginliyindən fərqlənməyə başlayanda dövrə hüceyrələr arasında enerji ötürə bilməlidir.

yük balansı üsulu

1. Ənənəvi məcburi: Tipik bir batareya idarəetmə sistemində hər bir batareya keçid vasitəsilə yük müqavimətinə qoşulur. Bu məcburi dövrə fərdi seçilmiş batareyaları boşalda bilər. Bununla belə, bu üsul yalnız ən güclü batareyanın gərginlik artımını yatırtmaq üçün doldurula bilər. Enerji istehlakını məhdudlaşdırmaq üçün dövrə adətən yalnız 100 mA kiçik bir cərəyanda axıdılmasına icazə verir ki, bu da bir neçə saat davam edən şarj balansına səbəb olur.

2. Avtomatik balanslaşdırma üsulu: Materiallarla bağlı bir çox avtomatik balanslaşdırma üsulları var ki, bunların hamısı enerji daşımaq üçün enerji saxlama elementi tələb edir. Bir kondansatör saxlama elementi kimi istifadə edilərsə, onu hər hansı bir batareyaya qoşmaq üçün çoxlu açar sırası lazımdır. Daha təsirli üsul enerjini maqnit sahəsində saxlamaqdır. Dövrənin əsas komponenti transformatordur. Prototip Infineon inkişaf komandası tərəfindən Vogt Electronic Components Co., Ltd ilə əməkdaşlıqda hazırlanıb. Onun funksiyaları aşağıdakılardır:

A. Enerjinin batareyalar arasında ötürülməsi

Çoxlu hüceyrələrin gərginliyini ADC girişinin əsas gərginliyinə qoşun

Dövrə tərs tarama transformatorunun prinsipindən istifadə edir. Bu transformator enerjini maqnit sahəsində saxlaya bilir.