Активдүү заряд балансынын анализи

Жакында Мюнхендеги Infineon Technologies компаниясынын Автомобилдик системалар инженерия бөлүмү электр унааларын иштеп чыгуу боюнча тапшырма алды. Электрдик унаа гибриддик электр унааларынын электрдик натыйжалуулугун көрсөтүү үчүн чоң мааниге ээ болгон айдала турган транспорт каражаты. Автоунаа чоң литий батареясы менен иштейт жана иштеп чыгуучулар тең салмактуу аккумулятор керек экенин түшүнүшөт. Бул учурда, кадимки жөнөкөй зарядды тең салмактоо ыкмасынын ордуна, батареялар ортосунда энергияны автоматтык которууну тандоо керек. Алар иштеп чыккан өзүн-өзү заряддоо балансы системасы милдеттүү планы менен бирдей баада жогорку милдеттерди камсыз кыла алат.

Батареянын түзүлүшү

Ni-Cd жана Ni-MH батареялары көп жылдар бою аккумулятор рыногунда үстөмдүк кылып келет. 18650 литий батарейкасы рынокко жакында гана кирген продукт болсо да, анын рыноктук үлүшү өндүрүмдүүлүктүн олуттуу жакшыруусунан улам тездик менен өсүп жатат. Литий батарейкаларынын сыйымдуулугу таасирдүү, бирок ошого карабастан, бир батареянын кубаттуулугу гибриддик кыймылдаткычтын муктаждыктарын канааттандыруу үчүн чыңалуу же ток үчүн жетишсиз. Батареянын кубаттуулугун жогорулатуу үчүн бир нече батарейкаларды параллелдүү туташтырууга болот, ал эми батареянын кубаттуулугун жогорулатуу үчүн бир нече батареяларды катар туташтырууга болот.

Батареяны монтаждоочулар көбүнчө 3P50S сыяктуу батарейка өнүмдөрүн сүрөттөө үчүн акронимдерди колдонушат, бул 3 параллелдүү батарейкадан жана катардагы 50 батареядан турган батарейканын пакетин билдирет.

Модулдук түзүлүш батареяларды, анын ичинде бир нече сериялуу батарея клеткаларын иштетүү үчүн идеалдуу. Мисалы, 3P12S батарейка массивинде ар бир 12 батарея клеткасы бир блокту түзүү үчүн катар-катар туташтырылган. Бул батарейкалар микроконтроллерде борборлоштурулган электрондук схема аркылуу башкарылат жана балансталышы мүмкүн.

Батарея модулунун чыгыш чыңалышы катар туташтырылган батарейкалардын санына жана ар бир батареянын чыңалуусуна жараша болот. Литий батарейканын чыңалышы жалпысынан 3.3V жана 3.6V ортосунда, ошондуктан батареянын модулунун чыңалышы болжол менен 30V жана 45V ортосунда.

Гибриддик кубаттуулук 450 вольттук туруктуу ток менен камсыз кылынат. Аккумулятордун чыңалуусунун өзгөрүүсүн заряддын абалы менен компенсациялоо үчүн, аккумулятордун пакети менен кыймылдаткычтын ортосунда DC-DC өзгөрткүчтү туташтыруу туура. Конвертер ошондой эле батарея топтомунун учурдагы чыгышын чектейт.

DC-DC конвертер мыкты абалда иштешин камсыз кылуу үчүн, батареянын чыңалуу 150V ~ 300V ортосунда болушу керек. Ошондуктан, 5тен 8ге чейинки батарейка модулдары катар керектелет.

баланстын зарылдыгы

Чыңалуу жол берилген чектен ашканда, литий батареясы оңой бузулат (2-сүрөттө көрсөтүлгөндөй). Чыңалуу жогорку жана төмөнкү чектен ашканда (нано-фосфат литий батарейкалары үчүн 2V, жогорку чек үчүн 3.6V), батарейка оңдолгус бузулушу мүмкүн. Натыйжада, жок дегенде, батареянын өзүн-өзү разряд тездетилген. Батареянын чыгуу чыңалышы заряддын кеңири диапазонунда (SOC) туруктуу жана коопсуз диапазондо чыңалуунун стандарттан ашып кетүү коркунучу дээрлик жок. Бирок коопсуз диапазондун эки четинде заряддоо ийри сызыгы салыштырмалуу тик. Андыктан алдын алуу чарасы катары чыңалууну тыкыр көзөмөлгө алуу зарыл.

Эгерде чыңалуу критикалык мааниге жетсе, разряддоо же заряддоо процесси дароо токтотулушу керек. Күчтүү баланс схемасынын жардамы менен тиешелүү батареянын чыңалуусун коопсуз шкалага кайтарууга болот. Бирок бул үчүн чынжыр кайсы бир клетканын чыңалышы башка клеткалардын чыңалууларынан айырмаланып баштаганда клеткалар ортосунда энергияны өткөрө алышы керек.

заряд балансы ыкмасы

1. Салттуу милдеттүү: Батареяны башкаруунун типтүү системасында ар бир батарея өчүргүч аркылуу жүк резисторуна туташтырылган. Бул аргасыз чынжыр өзүнчө тандалган батарейкаларды зарядсыздандырат. Бирок, бул ыкма күчтүү батареянын чыңалуу көтөрүлүшүн басуу үчүн гана кайра заряддоого болот. Энергияны керектөөнү чектөө үчүн, схема, адатта, 100 мА аз ток менен разрядка гана уруксат берет, бул бир нече саатка созулган заряд балансына алып келет.

2. Автоматтык баланстоо ыкмасы: Материалдарга байланыштуу көптөгөн автоматтык баланстоо ыкмалары бар, алардын бардыгы энергияны алып жүрүү үчүн энергия сактоочу элементти талап кылат. Эгер конденсатор сактоо элементи катары колдонулса, аны кандайдыр бир батарейкага туташтыруу үчүн көп сандагы өчүргүчтөр керектелет. Эффективдүү ыкма – энергияны магнит талаасында сактоо. Схемадагы негизги компонент трансформатор болуп саналат. Прототиби Infineon иштеп чыгуу тобу тарабынан Vogt Electronic Components Co., Ltd менен биргеликте иштелип чыккан. Анын функциялары төмөндөгүлөр:

A. Батареялардын ортосунда энергияны өткөрүү

Бир нече клетканын чыңалуусун ADC киришинин базалык чыңалуусуна туташтырыңыз

Схемада тескери сканерлөөчү трансформатордун принциби колдонулат. Бул трансформатор энергияны магнит талаасында сактай алат.