Analisis metode saldo muatan aktif

Departemen Teknik Sistem Otomotif Infineon Technologies yang berbasis di Munich baru-baru ini menerima tugas untuk mengembangkan kendaraan listrik. Kendaraan listrik adalah kendaraan yang dapat dikendarai, yang sangat penting untuk menunjukkan kinerja listrik kendaraan listrik hibrida. Mobil akan ditenagai oleh paket baterai lithium yang besar, dan para pengembang memahami bahwa baterai yang seimbang diperlukan. Dalam hal ini, Anda harus memilih transfer energi otomatis antar baterai daripada metode penyeimbangan muatan tradisional yang sederhana. Sistem penyeimbangan muatan sendiri yang mereka kembangkan dapat memberikan fungsi yang unggul dengan biaya yang sama dengan rencana wajib.

Struktur baterai

Baterai Ni-Cd dan Ni-MH telah mendominasi pasar baterai selama bertahun-tahun. Meskipun baterai lithium 18650 adalah produk yang baru saja memasuki pasar, pangsa pasarnya meningkat pesat karena peningkatan kinerja yang substansial. Kapasitas penyimpanan baterai lithium sangat mengesankan, tetapi meskipun demikian, kapasitas baterai tunggal tidak cukup untuk tegangan atau arus untuk memenuhi kebutuhan mesin hybrid. Beberapa baterai dapat dihubungkan secara paralel untuk meningkatkan arus catu daya baterai, dan beberapa baterai dapat dihubungkan secara seri untuk meningkatkan tegangan catu daya baterai.

Perakit baterai sering menggunakan akronim untuk menggambarkan produk baterai mereka, seperti 3P50S, yang berarti paket baterai yang terdiri dari 3 baterai paralel dan 50 baterai secara seri.

Struktur modular sangat ideal untuk menangani baterai, termasuk beberapa rangkaian sel baterai. Misalnya, dalam susunan baterai 3P12S, setiap 12 sel baterai dihubungkan secara seri untuk membentuk blok. Baterai ini dapat dikontrol dan diseimbangkan oleh rangkaian elektronik yang berpusat pada mikrokontroler.

Tegangan keluaran modul baterai tergantung pada jumlah baterai yang dihubungkan secara seri dan tegangan masing-masing baterai. Tegangan baterai lithium umumnya antara 3.3V dan 3.6V, sehingga tegangan modul baterai kira-kira antara 30V dan 45V.

Tenaga hybrid ini ditenagai oleh catu daya DC 450 volt. Untuk mengkompensasi perubahan tegangan baterai dengan status pengisian, adalah tepat untuk menghubungkan konverter DC-DC antara baterai dan mesin. Konverter juga membatasi keluaran baterai saat ini.

Untuk memastikan bahwa konverter DC-DC bekerja dalam kondisi terbaik, tegangan baterai harus antara 150V ~ 300V. Oleh karena itu, diperlukan 5 hingga 8 modul baterai secara seri.

kebutuhan keseimbangan

Ketika tegangan melebihi batas yang diijinkan, baterai lithium mudah rusak (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2). Ketika voltase melebihi batas atas dan bawah (2V untuk baterai lithium nano-fosfat, 3.6V untuk batas atas), baterai dapat mengalami kerusakan yang tidak dapat diperbaiki. Alhasil, setidaknya self-discharge baterai dipercepat. Tegangan keluaran baterai stabil dalam rentang status pengisian daya (SOC) yang luas, dan hampir tidak ada risiko tegangan melebihi standar dalam kisaran yang aman. Namun di kedua ujung rentang aman, kurva pengisian relatif curam. Oleh karena itu, sebagai tindakan pencegahan, perlu untuk memantau tegangan secara ketat.

Jika tegangan mencapai nilai kritis, maka proses pengosongan atau charging harus segera dihentikan. Dengan bantuan sirkuit keseimbangan yang kuat, tegangan baterai yang relevan dapat dikembalikan ke skala yang aman. Tetapi untuk melakukan ini, rangkaian harus dapat mentransfer energi antar sel ketika tegangan salah satu sel mulai berbeda dari tegangan sel lain.

metode saldo biaya

1. Wajib tradisional: Dalam sistem penanganan baterai biasa, setiap baterai dihubungkan ke resistor beban melalui sakelar. Sirkuit paksa ini dapat mengeluarkan baterai yang dipilih secara individual. Namun, cara ini hanya dapat diisi ulang untuk menekan kenaikan tegangan baterai terkuat. Untuk membatasi konsumsi daya, rangkaian biasanya hanya mengizinkan pelepasan pada arus kecil 100 mA, yang menghasilkan keseimbangan muatan yang membutuhkan waktu beberapa jam.

2. Metode penyeimbangan otomatis: Ada banyak metode penyeimbangan otomatis yang terkait dengan material, yang semuanya memerlukan elemen penyimpan energi untuk membawa energi. Jika kapasitor digunakan sebagai elemen penyimpanan, menghubungkannya ke baterai apa pun memerlukan rangkaian sakelar yang besar. Metode yang lebih efektif adalah dengan menyimpan energi dalam medan magnet. Komponen kunci dalam rangkaian adalah transformator. Prototipe ini dikembangkan oleh tim pengembangan Infineon bekerja sama dengan Vogt Electronic Components Co., Ltd. Fungsinya adalah sebagai berikut:

A. Transfer energi antar baterai

Hubungkan tegangan beberapa sel ke tegangan dasar input ADC

Rangkaian ini menggunakan prinsip trafo pindai terbalik. Transformator ini dapat menyimpan energi dalam medan magnet.