Aktīvās uzlādes bilances metodes analīze

Minhenē bāzētās Infineon Technologies Automobiļu sistēmu inženierijas departaments nesen saņēma uzdevumu izstrādāt elektriskos transportlīdzekļus. Elektriskais transportlīdzeklis ir braucams transportlīdzeklis, kam ir liela nozīme hibrīdo elektrisko transportlīdzekļu elektriskās veiktspējas demonstrēšanā. Automašīna tiks darbināta ar lielu litija akumulatoru bloku, un izstrādātāji saprot, ka ir nepieciešams sabalansēts akumulators. Šajā gadījumā ir jāizvēlas automātiska enerģijas pārnešana starp akumulatoriem, nevis tradicionālā vienkāršā uzlādes balansēšanas metode. Viņu izstrādātā pašizmaksas balansēšanas sistēma var nodrošināt izcilas funkcijas par tādām pašām izmaksām kā obligātais plāns.

Akumulatora struktūra

Ni-Cd un Ni-MH akumulatori ir dominējuši akumulatoru tirgū daudzus gadus. Lai gan 18650 litija akumulators ir produkts, kas tirgū ir ienācis tikai nesen, tā tirgus daļa strauji pieaug, jo ir ievērojami uzlabojies veiktspēja. Litija akumulatoru uzglabāšanas jauda ir iespaidīga, taču pat tādā gadījumā viena akumulatora jauda ir nepietiekama, lai spriegums vai strāva atbilstu hibrīddzinēja vajadzībām. Vairākas baterijas var savienot paralēli, lai palielinātu akumulatora strāvas padeves strāvu, un vairākas baterijas var savienot virknē, lai palielinātu akumulatora barošanas spriegumu.

Akumulatoru montētāji bieži izmanto akronīmus, lai aprakstītu savus akumulatoru produktus, piemēram, 3P50S, kas nozīmē akumulatoru komplektu, kas sastāv no 3 paralēlām baterijām un 50 baterijām virknē.

Modulārā struktūra ir ideāli piemērota akumulatoru, tostarp vairāku akumulatoru elementu sēriju, apstrādei. Piemēram, 3P12S akumulatoru blokā katrs 12 akumulatora elementi ir savienoti virknē, lai izveidotu bloku. Šīs baterijas var vadīt un līdzsvarot ar elektronisku shēmu, kuras centrā ir mikrokontrolleris.

Akumulatora moduļa izejas spriegums ir atkarīgs no virknē savienoto akumulatoru skaita un katra akumulatora sprieguma. Litija akumulatora spriegums parasti ir no 3.3 V līdz 3.6 V, tāpēc akumulatora moduļa spriegums ir aptuveni no 30 V līdz 45 V.

Hibrīda jaudu nodrošina 450 voltu līdzstrāvas barošanas avots. Lai kompensētu akumulatora sprieguma izmaiņas ar uzlādes stāvokli, starp akumulatoru bloku un dzinēju ir lietderīgi savienot līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāju. Pārveidotājs arī ierobežo akumulatora bloka strāvu.

Lai nodrošinātu, ka līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājs darbojas vislabākajā stāvoklī, akumulatora spriegumam jābūt no 150 V ~ 300 V. Tāpēc sērijveidā ir nepieciešami 5 līdz 8 akumulatoru moduļi.

nepieciešamība pēc līdzsvara

Kad spriegums pārsniedz pieļaujamo robežu, litija akumulators tiek viegli sabojāts (kā parādīts 2. attēlā). Ja spriegums pārsniedz augšējo un apakšējo robežu (2 V litija nanofosfāta akumulatoriem, 3.6 V augšējai robežai), akumulators var tikt neatgriezeniski bojāts. Rezultātā tiek paātrināta vismaz akumulatora pašizlāde. Akumulatora izejas spriegums ir stabils plašā uzlādes stāvokļa (SOC) diapazonā, un gandrīz nepastāv risks, ka spriegums drošā diapazonā varētu pārsniegt standartu. Bet abos drošā diapazona galos uzlādes līkne ir salīdzinoši stāva. Tāpēc kā preventīvs pasākums ir rūpīgi jāuzrauga spriegums.

Ja spriegums sasniedz kritisko vērtību, izlādes vai uzlādes process nekavējoties jāpārtrauc. Ar stabilas līdzsvara ķēdes palīdzību attiecīgā akumulatora spriegumu var atgriezt drošā mērogā. Bet, lai to izdarītu, ķēdei jāspēj pārnest enerģiju starp šūnām, kad jebkuras šūnas spriegums sāk atšķirties no citu šūnu sprieguma.

maksas bilances metode

1. Tradicionāli obligāti: tipiskā akumulatora apstrādes sistēmā katrs akumulators ir savienots ar slodzes rezistoru, izmantojot slēdzi. Šī piespiedu ķēde var izlādēt atsevišķi atlasītas baterijas. Tomēr šo metodi var uzlādēt tikai, lai nomāktu spēcīgākā akumulatora sprieguma pieaugumu. Lai ierobežotu enerģijas patēriņu, ķēde parasti pieļauj tikai nelielu 100 mA strāvu, kā rezultātā rodas uzlādes līdzsvars, kas aizņem vairākas stundas.

2. Automātiskā balansēšanas metode: Ir daudzas automātiskās balansēšanas metodes, kas saistītas ar materiāliem, un tām visām ir nepieciešams enerģijas uzglabāšanas elements, lai pārnēsātu enerģiju. Ja kondensators tiek izmantots kā uzglabāšanas elements, lai to savienotu ar jebkuru akumulatoru, ir nepieciešams liels slēdžu klāsts. Efektīvāka metode ir enerģijas uzkrāšana magnētiskajā laukā. Galvenā ķēdes sastāvdaļa ir transformators. Prototipu izstrādāja Infineon izstrādes komanda sadarbībā ar Vogt Electronic Components Co., Ltd. Tā funkcijas ir šādas:

A. Pārnesiet enerģiju starp baterijām

Savienojiet vairāku elementu spriegumu ar ADC ieejas bāzes spriegumu

Ķēdē tiek izmantots reversās skenēšanas transformatora princips. Šis transformators var uzglabāt enerģiju magnētiskajā laukā.