Аналіз актыўнага балансу зарада

Дэпартамент аўтамабільных сістэм мюнхенскай Infineon Technologies нядаўна атрымаў заданне на распрацоўку электрамабіляў. Электрамабілем з’яўляецца кіраваны транспартны сродак, якое мае вялікае значэнне для дэманстрацыі электрычных характарыстык гібрыдных электрамабіляў. Аўтамабіль будзе сілкавацца ад вялікага літыевага акумулятара, і распрацоўшчыкі разумеюць, што збалансаваны акумулятар неабходны. У гэтым выпадку вам трэба выбраць аўтаматычную перадачу энергіі паміж батарэямі замест традыцыйнага простага метаду балансавання зарада. Сістэма балансавання самааплаты, якую яны распрацавалі, можа забяспечыць выдатныя функцыі па той жа цане, што і абавязковы план.

Структура батарэі

Ni-Cd і Ni-MH акумулятары на працягу многіх гадоў дамінавалі на рынку акумулятараў. Нягледзячы на ​​тое, што літыевы акумулятар 18650 з’яўляецца прадуктам, які толькі нядаўна выйшаў на рынак, яго доля на рынку хутка расце дзякуючы істотнаму паляпшэнню прадукцыйнасці. Ёмістасць літыевых батарэй уражвае, але нават пры гэтым ёмістасці адной батарэі недастаткова для напружання або току, каб задаволіць патрэбы гібрыднага рухавіка. Некалькі батарэй можна падключыць паралельна, каб павялічыць ток харчавання батарэі, і некалькі батарэй можна падключыць паслядоўна, каб павялічыць напружанне батарэі.

Зборшчыкі акумулятараў часта выкарыстоўваюць абрэвіятуры для апісання сваіх акумулятараў, напрыклад 3P50S, што азначае акумулятар, які складаецца з 3 паралельных батарэй і 50 паслядоўна.

Модульная структура ідэальна падыходзіць для працы з батарэямі, у тым ліку з некалькімі серыямі элементаў батарэі. Напрыклад, у масіве батарэй 3P12S кожныя 12 элементаў батарэі злучаюцца паслядоўна, утвараючы блок. Гэтымі батарэямі можна кіраваць і балансаваць з дапамогай электроннай схемы з цэнтрам на мікракантролеры.

Выхаднае напружанне акумулятарнага модуля залежыць ад колькасці паслядоўна злучаных батарэй і напружання кожнай батарэі. Напружанне літыевай батарэі звычайна складае ад 3.3 В да 3.6 В, таму напружанне акумулятарнага модуля складае прыкладна ад 30 В да 45 В.

Гібрыднае харчаванне сілкуецца ад крыніцы 450 вольт пастаяннага току. Для таго, каб кампенсаваць змяненне напружання акумулятара са станам зарада, мэтазгодна падключыць DC-DC пераўтваральнік паміж акумулятарам і рухавіком. Пераўтваральнік таксама абмяжоўвае выхадны ток акумулятара.

Каб гарантаваць, што пераўтваральнік DC-DC працуе ў найлепшым стане, напружанне акумулятара павінна быць ад 150 В ~ 300 В. Такім чынам, неабходна ад 5 да 8 модуляў батарэі паслядоўна.

патрэба ў балансе

Калі напружанне перавышае дапушчальную мяжу, літыевая батарэя лёгка пашкоджваецца (як паказана на малюнку 2). Калі напружанне перавышае верхнюю і ніжнюю межы (2 В для нанафасфатных літыевых акумулятараў, 3.6 В для верхняй мяжы), акумулятар можа быць непапраўна пашкоджаны. У выніку як мінімум паскараецца самаразрад батарэі. Выхадная напруга батарэі стабільная ў шырокім дыяпазоне стану зарада (SOC), і практычна няма рызыкі перавысіць напружанне стандартнага ў бяспечным дыяпазоне. Але на абодвух канцах бяспечнага дыяпазону крывая зарадкі адносна крута. Таму ў якасці прафілактыкі неабходна ўважліва сачыць за напругай.

Калі напружанне дасягае крытычнага значэння, працэс разрадкі або зарадкі неабходна неадкладна спыніць. З дапамогай надзейнай схемы балансавання напружанне адпаведнай батарэі можна вярнуць да бяспечнага маштабу. Але для гэтага ланцуг павінен быць здольны перадаваць энергію паміж ячэйкамі, калі напружанне якой-небудзь адной ячэйкі пачынае адрознівацца ад напружання іншых ячэек.

метад балансу плацяжоў

1. Традыцыйны абавязковы: у тыповай сістэме апрацоўкі батарэі кожная батарэя падключаецца да нагрузачнага рэзістара праз перамыкач. Гэта прымусовая схема можа разраджаць індывідуальна падабраныя акумулятары. Аднак гэты метад можна падзарадзіць толькі для падаўлення росту напружання самай моцнай батарэі. Каб абмежаваць энергаспажыванне, схема звычайна дазваляе разрадваць толькі пры невялікім току 100 мА, што прыводзіць да балансу зарада, які займае некалькі гадзін.

2. Аўтаматычны метад балансавання: існуе мноства аўтаматычных метадаў балансавання, звязаных з матэрыяламі, усе з якіх патрабуюць назапашвальніка энергіі для пераносу энергіі. Калі ў якасці назапашвальнага элемента выкарыстоўваецца кандэнсатар, для яго падлучэння да любой батарэі патрабуецца вялікі набор выключальнікаў. Больш эфектыўны метад – назапашванне энергіі ў магнітным полі. Ключавым кампанентам у схеме з’яўляецца трансфарматар. Прататып быў распрацаваны камандай распрацоўшчыкаў Infineon у супрацоўніцтве з Vogt Electronic Components Co., Ltd. Яго функцыі заключаюцца ў наступным:

A. Перадача энергіі паміж батарэямі

Падключыце напружанне некалькіх ячэек да базавага напружання ўваходу АЦП

У схеме выкарыстоўваецца прынцып трансфарматара зваротнага сканавання. Гэты трансфарматар можа захоўваць энергію ў магнітным полі.