Analiza metode aktivne bilance naplate

Odjel za inženjerstvo automobilskih sustava tvrtke Infineon Technologies sa sjedištem u Münchenu nedavno je dobio zadatak da razvije električna vozila. Električno vozilo je vozilo koje se može voziti, što je od velikog značaja za pokazivanje električnih performansi hibridnih električnih vozila. Automobil će pokretati velika litijska baterija, a programeri razumiju da je uravnotežena baterija neophodna. U tom slučaju trebate odabrati automatski prijenos energije između baterija umjesto tradicionalne jednostavne metode uravnoteženja punjenja. Sustav uravnoteženja samonaplate koji su razvili može pružiti superiorne funkcije uz istu cijenu kao i obvezni plan.

Struktura baterije

Ni-Cd i Ni-MH baterije već dugi niz godina dominiraju tržištem baterija. Iako je litijeva baterija 18650 proizvod koji je tek nedavno ušao na tržište, njezin tržišni udio brzo raste zbog značajnog poboljšanja performansi. Kapacitet pohrane litijevih baterija je impresivan, ali čak i tako, kapacitet jedne baterije je nedovoljan za napon ili struju da zadovolji potrebe hibridnog motora. Više baterija može se spojiti paralelno kako bi se povećala struja napajanja baterije, a više baterija se može spojiti u seriju kako bi se povećao napon napajanja baterije.

Sastavljači baterija često koriste akronime za opisivanje svojih baterijskih proizvoda, kao što je 3P50S, što znači baterijski paket sastavljen od 3 paralelne baterije i 50 baterija u seriji.

Modularna struktura idealna je za rukovanje baterijama, uključujući više serija baterija. Na primjer, u nizu baterija 3P12S, svakih 12 baterijskih ćelija spojeno je u seriju kako bi tvorilo blok. Ovim baterijama može se upravljati i balansirati elektronički krug usredotočen na mikrokontroler.

Izlazni napon baterijskog modula ovisi o broju serijski spojenih baterija i naponu svake baterije. Napon litijeve baterije je općenito između 3.3 V i 3.6 V, tako da je napon baterijskog modula otprilike između 30 V i 45 V.

Hibridnu snagu napaja 450 voltni DC napajanje. Kako bi se kompenzirala promjena napona akumulatora sa stanjem napunjenosti, prikladno je spojiti DC-DC pretvarač između baterije i motora. Pretvarač također ograničava izlaznu struju baterije.

Kako bi se osiguralo da DC-DC pretvarač radi u najboljem stanju, napon baterije mora biti između 150V ~ 300V. Stoga je potrebno 5 do 8 baterijskih modula u seriji.

potreba za ravnotežom

Kada napon prijeđe dopuštenu granicu, litijeva baterija se lako ošteti (kao što je prikazano na slici 2). Kada napon prijeđe gornju i donju granicu (2V za nano-fosfatne litijeve baterije, 3.6V za gornju granicu), baterija se može nepopravljivo oštetiti. Kao rezultat toga, barem se ubrzava samopražnjenje baterije. Izlazni napon baterije je stabilan u širokom rasponu stanja napunjenosti (SOC) i gotovo da ne postoji rizik od prekoračenja napona standarda unutar sigurnog raspona. Ali na oba kraja sigurnog raspona, krivulja punjenja je relativno strma. Stoga je preventivno potrebno pomno pratiti napon.

Ako napon dosegne kritičnu vrijednost, proces pražnjenja ili punjenja mora se odmah zaustaviti. Uz pomoć čvrstog balansnog kruga, napon relevantne baterije može se vratiti na sigurnu ljestvicu. Ali da bi se to postiglo, krug mora moći prenositi energiju između stanica kada se napon jedne ćelije počne razlikovati od napona drugih stanica.

metoda salda naplate

1. Tradicionalno obvezno: U tipičnom sustavu rukovanja baterijama, svaka baterija je spojena na otpornik opterećenja preko prekidača. Ovaj prisilni krug može isprazniti pojedinačno odabrane baterije. Međutim, ova metoda se može puniti samo kako bi se suzbio porast napona najjače baterije. Kako bi se ograničila potrošnja energije, krug obično dopušta samo pražnjenje pri maloj struji od 100 mA, što rezultira ravnotežom punjenja koja traje nekoliko sati.

2. Metoda automatskog balansiranja: Postoje mnoge metode automatskog balansiranja koje se odnose na materijale, a sve zahtijevaju element za pohranu energije za prijenos energije. Ako se kondenzator koristi kao element za pohranu, njegovo povezivanje s bilo kojom baterijom zahtijeva veliki niz prekidača. Učinkovitija metoda je pohranjivanje energije u magnetskom polju. Ključna komponenta u krugu je transformator. Prototip je razvio razvojni tim Infineon u suradnji s Vogt Electronic Components Co., Ltd. Njegove funkcije su sljedeće:

A. Prijenos energije između baterija

Spojite napon više ćelija na osnovni napon ADC ulaza

Krug koristi princip transformatora obrnutog skeniranja. Ovaj transformator može pohraniti energiju u magnetsko polje.