Analisis kaedah baki caj aktif

Jabatan Kejuruteraan Sistem Automotif Infineon Technologies yang berpangkalan di Munich baru-baru ini menerima tugasan untuk membangunkan kenderaan elektrik. Kenderaan elektrik ialah kenderaan yang boleh dipandu, yang sangat penting untuk menunjukkan prestasi elektrik kenderaan elektrik hibrid. Kereta itu akan dikuasakan oleh pek bateri litium yang besar, dan pembangun memahami bahawa bateri yang seimbang diperlukan. Dalam kes ini, anda perlu memilih pemindahan tenaga automatik antara bateri dan bukannya kaedah pengimbangan cas mudah tradisional. Sistem pengimbangan cas sendiri yang mereka bangunkan boleh menyediakan fungsi unggul pada kos yang sama seperti pelan wajib.

Struktur bateri

Bateri Ni-Cd dan Ni-MH telah menguasai pasaran bateri selama bertahun-tahun. Walaupun bateri litium 18650 adalah produk yang baru sahaja memasuki pasaran, bahagian pasarannya meningkat dengan pesat disebabkan oleh peningkatan yang ketara dalam prestasi. Kapasiti penyimpanan bateri litium sangat mengagumkan, tetapi walaupun begitu, kapasiti bateri tunggal tidak mencukupi untuk voltan atau arus untuk memenuhi keperluan enjin hibrid. Berbilang bateri boleh disambung secara selari untuk meningkatkan arus bekalan kuasa bateri, dan berbilang bateri boleh disambung secara bersiri untuk meningkatkan voltan bekalan kuasa bateri.

Pemasang bateri sering menggunakan akronim untuk menerangkan produk bateri mereka, seperti 3P50S, yang bermaksud pek bateri yang terdiri daripada 3 bateri selari dan 50 bateri secara bersiri.

Struktur modular sesuai untuk mengendalikan bateri, termasuk beberapa siri sel bateri. Contohnya, dalam tatasusunan bateri 3P12S, setiap 12 sel bateri disambungkan secara bersiri untuk membentuk satu blok. Bateri ini boleh dikawal dan diseimbangkan oleh litar elektronik yang berpusat pada mikropengawal.

Voltan keluaran modul bateri bergantung pada bilangan bateri yang disambungkan secara bersiri dan voltan setiap bateri. Voltan bateri litium biasanya antara 3.3V dan 3.6V, jadi voltan modul bateri adalah lebih kurang antara 30V dan 45V.

Kuasa hibrid dikuasakan oleh bekalan kuasa DC 450 volt. Untuk mengimbangi perubahan voltan bateri dengan keadaan cas, adalah sesuai untuk menyambungkan penukar DC-DC antara pek bateri dan enjin. Penukar juga mengehadkan output semasa pek bateri.

Untuk memastikan bahawa penukar DC-DC berfungsi dalam keadaan terbaik, voltan bateri mestilah antara 150V ~ 300V. Oleh itu, 5 hingga 8 modul bateri diperlukan secara bersiri.

keperluan untuk keseimbangan

Apabila voltan melebihi had yang dibenarkan, bateri litium mudah rosak (seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2). Apabila voltan melebihi had atas dan bawah (2V untuk bateri litium nano-fosfat, 3.6V untuk had atas), bateri mungkin rosak tidak boleh diperbaiki. Akibatnya, sekurang-kurangnya nyahcas sendiri bateri dipercepatkan. Voltan keluaran bateri adalah stabil dalam julat keadaan cas (SOC) yang luas, dan hampir tiada risiko voltan melebihi standard dalam julat selamat. Tetapi pada kedua-dua hujung julat selamat, lengkung pengecasan agak curam. Oleh itu, sebagai langkah pencegahan, adalah perlu untuk memantau voltan dengan teliti.

Jika voltan mencapai nilai kritikal, proses nyahcas atau pengecasan mesti dihentikan serta-merta. Dengan bantuan litar imbangan yang teguh, voltan bateri yang berkaitan boleh dikembalikan ke skala yang selamat. Tetapi untuk melakukan ini, litar mesti dapat memindahkan tenaga antara sel apabila voltan mana-mana satu sel mula berbeza daripada voltan sel lain.

kaedah baki caj

1. Wajib tradisional: Dalam sistem pengendalian bateri biasa, setiap bateri disambungkan kepada perintang beban melalui suis. Litar paksa ini boleh menyahcas bateri yang dipilih secara individu. Walau bagaimanapun, kaedah ini hanya boleh dicas semula untuk menyekat kenaikan voltan bateri terkuat. Untuk mengehadkan penggunaan kuasa, litar biasanya hanya membenarkan nyahcas pada arus kecil 100 mA, yang menghasilkan baki cas yang mengambil masa beberapa jam.

2. Kaedah pengimbangan automatik: Terdapat banyak kaedah pengimbangan automatik yang berkaitan dengan bahan, semuanya memerlukan elemen storan tenaga untuk membawa tenaga. Jika kapasitor digunakan sebagai elemen storan, menyambungkannya ke mana-mana bateri memerlukan rangkaian suis yang besar. Kaedah yang lebih berkesan ialah menyimpan tenaga dalam medan magnet. Komponen utama dalam litar ialah pengubah. Prototaip ini dibangunkan oleh pasukan pembangunan Infineon dengan kerjasama Vogt Electronic Components Co., Ltd. Fungsinya adalah seperti berikut:

A. Memindahkan tenaga antara bateri

Sambungkan voltan berbilang sel kepada voltan asas input ADC

Litar menggunakan prinsip pengubah imbasan terbalik. Transformer ini boleh menyimpan tenaga dalam medan magnet.