Aktiv Charge Balance Method Analyse

D’Automotive Systems Engineering Department vu München-baséiert Infineon Technologies krut viru kuerzem eng Aufgab fir elektresch Gefierer z’entwéckelen. En elektrescht Gefier ass e fuerbare Gefier, wat vu grousser Bedeitung ass fir d’elektresch Leeschtung vun Hybrid elektresche Gefierer ze demonstréieren. Den Auto gëtt vun engem grousse Lithium Batterie Pack ugedriwwen, an d’Entwéckler verstinn datt eng equilibréiert Batterie néideg ass. An dësem Fall musst Dir automatesch Energietransfer tëscht Akkuen wielen amplaz vun der traditioneller einfacher Chargebalancéierungsmethod. De Selbstlaascht Balancéierungssystem, deen se entwéckelt hunn, kënne Superior Funktiounen zur selwechter Käschte wéi den obligatoresche Plang ubidden.

Batterie Struktur

Ni-Cd an Ni-MH Batterien hunn de Batteriemaart fir vill Joren dominéiert. Och wann d’18650 Lithium Batterie e Produkt ass dat eréischt viru kuerzem um Maart koum, ass säi Maartundeel séier eropgaang wéinst der wesentlecher Verbesserung vun der Leeschtung. D’Späicherkapazitéit vu Lithium Batterien ass beandrockend, awer trotzdem ass d’Kapazitéit vun enger eenzeger Batterie net genuch fir Spannung oder Stroum fir d’Bedierfnesser vun engem Hybridmotor z’erreechen. Multiple Akkuen kënnen parallel verbonne ginn fir d’Batteriestroumversuergung ze erhéijen, a verschidde Batterien kënnen a Serie verbonne ginn fir d’Batteriespannung ze erhéijen.

Batterie Assembler benotzen dacks Akronyme fir hir Batterieprodukter ze beschreiwen, sou wéi 3P50S, dat heescht e Batteriepack deen aus 3 parallele Batterien an 50 Batterien a Serie besteet.

Déi modulär Struktur ass ideal fir Batterien ze handhaben, inklusiv Multiple Serien Batteriezellen. Zum Beispill, an der 3P12S Batterie Array, all 12 Batterie Zellen sinn an Serie ugeschloss fir e Block ze bilden. Dës Batterie kënne kontrolléiert a equilibréiert ginn duerch en elektronesche Circuit deen op engem Mikrokontroller zentréiert ass.

D’Ausgangsspannung vum Batteriemodul hänkt vun der Unzuel vun de Batterien a Serie verbonnen an der Spannung vun all Batterie of. D’Spannung vun enger Lithium Batterie ass allgemeng tëscht 3.3V an 3.6V, sou datt d’Spannung vum Batteriemodul ongeféier tëscht 30V an 45V ass.

D’Hybridkraaft gëtt vun enger 450 Volt DC Stroumversuergung ugedriwwen. Fir d’Verännerung vun der Batteriespannung mam Ladungszoustand ze kompenséieren, ass et ubruecht en DC-DC Konverter tëscht dem Batteriepack an dem Motor ze verbannen. Den Konverter limitéiert och den aktuellen Ausgang vum Batteriepack.

Fir sécherzestellen datt den DC-DC Konverter am beschten Zoustand funktionnéiert, muss d’Batteriespannung tëscht 150V ~ 300V sinn. Dofir sinn 5 bis 8 Batteriemoduler a Serie gebraucht.

de Besoin fir Gläichgewiicht

Wann d’Spannung déi zulässlech Limit iwwerschreift, gëtt d’Lithiumbatterie liicht beschiedegt (wéi an der Figur 2). Wann d’Spannung déi iewescht an déi ënnescht Grenzen iwwerschreift (2V fir Nano-Phosphat Lithium Batterien, 3.6V fir déi iewescht Limit), kann d’Batterie irreparabel beschiedegt ginn. Als Resultat gëtt op d’mannst d’Selbstléisung vun der Batterie beschleunegt. D’Ausgangsspannung vun der Batterie ass stabil an engem breet Ladungszoustand (SOC) Gamme, an et gëtt bal kee Risiko datt d’Spannung de Standard an engem séchere Beräich iwwerschreift. Awer op béide Enden vum séchere Beräich ass d’Ladekurve relativ géi. Dofir, als präventiv Moossnam, ass et néideg d’Spannung no ze iwwerwaachen.

Wann d’Spannung e kritesche Wäert erreecht, muss den Entladungs- oder Opluedprozess direkt gestoppt ginn. Mat der Hëllef vun engem robuste Balance Circuit kann d’Spannung vun der entspriechender Batterie op eng sécher Skala zréckgesat ginn. Awer fir dëst ze maachen, muss de Circuit fäeg sinn Energie tëscht Zellen ze transferéieren wann d’Spannung vun enger Zell ufänkt vun der Spannung vun aneren Zellen ze ënnerscheeden.

charge Gläichgewiicht Method

1. Traditionell obligatoresch: An engem typesche Batterie Ëmgank System ass all Batterie un engem Laascht resistor duerch e Schalter verbonnen. Dëse gezwongene Circuit kann individuell ausgewielte Batterien entlaaschten. Wéi och ëmmer, dës Method kann nëmmen opgelueden ginn fir d’Spannungserhéijung vun der stäerkster Batterie z’ënnerdrécken. Fir de Stroumverbrauch ze limitéieren, erlaabt de Circuit normalerweis nëmmen d’Entladung mat engem klenge Stroum vun 100 mA, wat zu engem Ladungsbalance resultéiert deen e puer Stonnen dauert.

2. Automatesch Balancemethod: Et gi vill automatesch Balancemethoden am Zesummenhang mat Materialien, déi all en Energielagerelement erfuerderen fir Energie ze droen. Wann e Kondensator als Späicherelement benotzt gëtt, erfuerdert d’Verbindung mat enger Batterie eng grouss Gamme vu Schalteren. Eng méi effektiv Method ass Energie an engem Magnéitfeld ze späicheren. De Schlësselkomponent am Circuit ass den Transformator. De Prototyp gouf vum Infineon Entwécklungsteam an Zesummenaarbecht mat Vogt Electronic Components Co., Ltd entwéckelt. Seng Funktiounen sinn wéi follegt:

A. Transfert Energie tëscht Akkuen

Connect d’Spannung vu multiple Zellen un d’Basisspannung vum ADC-Input

De Circuit benotzt de Prinzip vun engem Reverse Scan Transformator. Dësen Transformator kann Energie an engem Magnéitfeld späicheren.