Aktyvaus krūvio balanso metodo analizė

Miunchene įsikūrusios įmonės „Infineon Technologies“ Automobilių sistemų inžinerijos departamentas neseniai gavo užduotį kurti elektrines transporto priemones. Elektrinė transporto priemonė yra vairuojama transporto priemonė, kuri turi didelę reikšmę demonstruojant hibridinių elektrinių transporto priemonių elektrines charakteristikas. Automobilis bus maitinamas dideliu ličio akumuliatoriumi, o kūrėjai supranta, kad subalansuotas akumuliatorius yra būtinas. Tokiu atveju reikia rinktis automatinį energijos perdavimą tarp akumuliatorių, o ne tradicinį paprastą įkrovos balansavimo būdą. Jų sukurta savaiminio apmokestinimo balansavimo sistema gali užtikrinti puikias funkcijas už tą pačią kainą, kaip ir privalomas planas.

Baterijos struktūra

Ni-Cd ir Ni-MH baterijos dominuoja baterijų rinkoje daugelį metų. Nors 18650 ličio baterija yra produktas, kuris tik neseniai pateko į rinką, jo rinkos dalis sparčiai auga dėl gerokai pagerėjusio veikimo. Ličio baterijų talpa yra įspūdinga, tačiau net ir tokiu atveju vienos baterijos talpa yra nepakankama, kad įtampa ar srovė atitiktų hibridinio variklio poreikius. Keli akumuliatoriai gali būti prijungti lygiagrečiai, kad padidėtų akumuliatoriaus maitinimo srovė, o kelias baterijas galima jungti nuosekliai, kad padidėtų akumuliatoriaus maitinimo įtampa.

Baterijų surinkėjai dažnai naudoja akronimus, kad apibūdintų savo baterijų gaminius, pvz., 3P50S, o tai reiškia, kad akumuliatorių paketas sudarytas iš 3 lygiagrečių baterijų ir 50 baterijų nuosekliai.

Modulinė struktūra idealiai tinka tvarkyti baterijas, įskaitant kelias akumuliatorių elementų serijas. Pavyzdžiui, 3P12S baterijų masyve kas 12 baterijų elementų yra sujungti nuosekliai, kad sudarytų bloką. Šias baterijas galima valdyti ir subalansuoti elektronine grandine, kurios centre yra mikrovaldiklis.

Akumuliatoriaus modulio išėjimo įtampa priklauso nuo nuosekliai sujungtų baterijų skaičiaus ir kiekvienos baterijos įtampos. Ličio baterijos įtampa paprastai yra nuo 3.3 V iki 3.6 V, todėl akumuliatoriaus modulio įtampa yra maždaug nuo 30 V iki 45 V.

Hibridinė galia maitinama 450 voltų nuolatinės srovės maitinimo šaltiniu. Norint kompensuoti akumuliatoriaus įtampos pokytį su įkrovimo būsena, tarp akumuliatoriaus bloko ir variklio tikslinga prijungti DC-DC keitiklį. Keitiklis taip pat riboja akumuliatoriaus bloko srovės išvestį.

Siekiant užtikrinti, kad DC-DC keitiklis veiktų geriausios būklės, akumuliatoriaus įtampa turi būti tarp 150 V ~ 300 V. Todėl nuosekliai reikia nuo 5 iki 8 baterijų modulių.

pusiausvyros poreikis

Kai įtampa viršija leistiną ribą, ličio baterija lengvai pažeidžiama (kaip parodyta 2 pav.). Įtampai viršijus viršutinę ir apatinę ribas (2V ličio nano-fosfato akumuliatoriams, 3.6V – viršutinei ribai), baterija gali būti nepataisomai sugadinta. Dėl to paspartėja bent jau savaiminis akumuliatoriaus išsikrovimas. Akumuliatoriaus išėjimo įtampa yra stabili plačiame įkrovimo būsenos (SOC) diapazone ir beveik nėra rizikos, kad įtampa viršys standartą saugiame diapazone. Tačiau abiejuose saugaus diapazono galuose įkrovimo kreivė yra gana stačia. Todėl, kaip prevencinę priemonę, būtina atidžiai stebėti įtampą.

Jei įtampa pasiekia kritinę vertę, iškrovimo arba įkrovimo procesas turi būti nedelsiant sustabdytas. Naudojant tvirtą balansavimo grandinę, atitinkamos baterijos įtampa gali būti grąžinta į saugią skalę. Tačiau norint tai padaryti, grandinė turi sugebėti perduoti energiją tarp elementų, kai kurio nors elemento įtampa pradeda skirtis nuo kitų elementų įtampos.

mokesčių balanso metodas

1. Tradicinis privalomas: Įprastoje akumuliatoriaus valdymo sistemoje kiekviena baterija yra prijungta prie apkrovos rezistoriaus per jungiklį. Ši priverstinė grandinė gali iškrauti atskirai pasirinktas baterijas. Tačiau šį metodą galima įkrauti tik norint nuslopinti stipriausios baterijos įtampos kilimą. Siekiant apriboti energijos suvartojimą, grandinė paprastai leidžia iškrauti tik esant nedidelei 100 mA srovei, todėl įkrovos balansas trunka keletą valandų.

2. Automatinis balansavimo metodas: Yra daug automatinio balansavimo metodų, susijusių su medžiagomis, kuriems visiems reikalingas energijos kaupimo elementas energijai pernešti. Jei kondensatorius naudojamas kaip saugojimo elementas, norint jį prijungti prie bet kurios baterijos, reikia daug jungiklių. Veiksmingesnis būdas yra kaupti energiją magnetiniame lauke. Pagrindinis grandinės komponentas yra transformatorius. Prototipą sukūrė Infineon kūrėjų komanda, bendradarbiaudama su Vogt Electronic Components Co., Ltd. Jo funkcijos yra šios:

A. Perkelkite energiją iš vienos baterijos į kitą

Prijunkite kelių elementų įtampą prie ADC įvesties bazinės įtampos

Grandinėje naudojamas atvirkštinio nuskaitymo transformatoriaus principas. Šis transformatorius gali kaupti energiją magnetiniame lauke.