Анализа методе активног биланса задужења

Одељење за инжењеринг аутомобилских система компаније Инфинеон Тецхнологиес из Минхена недавно је добило задатак да развије електрична возила. Електрично возило је возило које се може возити, што је од великог значаја за демонстрацију електричних перформанси хибридних електричних возила. Аутомобил ће се напајати великом литијумском батеријом, а програмери разумеју да је балансирана батерија неопходна. У овом случају, потребно је да изаберете аутоматски пренос енергије између батерија уместо традиционалног једноставног метода балансирања пуњења. Систем балансирања самонаплате који су развили може да обезбеди супериорне функције по истој цени као и обавезни план.

Структура батерије

Ни-Цд и Ни-МХ батерије су доминирале на тржишту батерија дуги низ година. Иако је литијумска батерија 18650 производ који је тек недавно ушао на тржиште, њен тржишни удео брзо расте због значајног побољшања перформанси. Капацитет складиштења литијумских батерија је импресиван, али чак и тако, капацитет једне батерије је недовољан за напон или струју да задовољи потребе хибридног мотора. Више батерија се може повезати паралелно да би се повећала струја напајања батерије, а више батерија се може повезати у серију да би се повећао напон напајања батерије.

Састављачи батерија често користе акрониме да описују своје батеријске производе, као што је 3П50С, што значи батеријски пакет састављен од 3 паралелне батерије и 50 батерија у серији.

Модуларна структура је идеална за руковање батеријама, укључујући више серија батерија. На пример, у низу батерија 3П12С, сваких 12 ћелија батерије је повезано у серију да формира блок. Ове батерије се могу контролисати и балансирати помоћу електронског кола усредсређеног на микроконтролер.

Излазни напон батеријског модула зависи од броја серијски повезаних батерија и напона сваке батерије. Напон литијумске батерије је углавном између 3.3В и 3.6В, тако да је напон батеријског модула приближно између 30В и 45В.

Хибридно напајање се напаја из 450 волти ДЦ напајања. Да би се надокнадила промена напона батерије са стањем напуњености, прикладно је повезати ДЦ-ДЦ претварач између батерије и мотора. Конвертор такође ограничава излазну струју батерије.

Да би се осигурало да ДЦ-ДЦ претварач ради у најбољем стању, напон батерије мора бити између 150В ~ 300В. Због тога је потребно 5 до 8 батеријских модула у серији.

потреба за равнотежом

Када напон пређе дозвољену границу, литијумска батерија се лако оштети (као што је приказано на слици 2). Када напон пређе горњу и доњу границу (2В за нано-фосфатне литијумске батерије, 3.6В за горњу границу), батерија може бити непоправљиво оштећена. Као резултат, барем се убрзава самопражњење батерије. Излазни напон батерије је стабилан у широком опсегу стања напуњености (СОЦ) и готово да нема ризика да напон премаши стандард унутар безбедног опсега. Али на оба краја безбедног опсега, крива пуњења је релативно стрма. Због тога, као превентивну меру, потребно је пажљиво пратити напон.

Ако напон достигне критичну вредност, процес пражњења или пуњења се мора одмах зауставити. Уз помоћ чврстог балансног кола, напон релевантне батерије се може вратити на безбедну скалу. Али да би се то урадило, коло мора бити у стању да преноси енергију између ћелија када напон било које ћелије почне да се разликује од напона других ћелија.

метод биланса наплате

1. Традиционално обавезно: У типичном систему за руковање батеријама, свака батерија је повезана на отпорник оптерећења преко прекидача. Ово принудно коло може да испразни индивидуално одабране батерије. Међутим, овај метод се може пунити само да би се сузбио пораст напона најјаче батерије. Да би се ограничила потрошња енергије, коло обично дозвољава само пражњење при малој струји од 100 мА, што резултира балансом пуњења који траје неколико сати.

2. Метода аутоматског балансирања: Постоји много метода аутоматског балансирања које се односе на материјале, од којих сви захтевају елемент за складиштење енергије за пренос енергије. Ако се кондензатор користи као елемент за складиштење, његово повезивање са било којом батеријом захтева велики низ прекидача. Ефикаснији метод је складиштење енергије у магнетном пољу. Кључна компонента у колу је трансформатор. Прототип је развио развојни тим Инфинеон у сарадњи са Вогт Елецтрониц Цомпонентс Цо., Лтд. Његове функције су следеће:

А. Пренесите енергију између батерија

Повежите напон више ћелија са основним напоном АДЦ улаза

Коло користи принцип трансформатора обрнутог скенирања. Овај трансформатор може да складишти енергију у магнетном пољу.