Kodėl nauja energijos transporto priemonės baterija negali tiksliai parodyti likusios energijos?
Sparčiai tobulėjant elektra varomoms transporto priemonėms, vartotojai pradėjo daug dėmesio skirti elektromobilių asortimentui. Kai kurie vartotojai netgi turi ridos nerimą, bijodami reiškinio, panašaus į staigų mobiliojo telefono akumuliatoriaus išjungimą, kai jis baigsis. Šiandien išsamiai pakalbėkime apie sunkumus ir susidoroti su tiksliai matuojant automobilio akumuliatoriaus energiją.
Sunkumai matuojant elektrinių transporto priemonių akumuliatoriaus įkrovos lygį
Dissmann Fuses gamintojas, turintis 20 metų patirtį, daugiau informacijos. susisiekite su mumis el. paštu: anna@delfuse.com arba WhatsApp: +86 18813915908
Dissmann saugikliai plačiai naudojami elektrinėse transporto priemonėse, hibridinėse benzininėse ir kuro elementų transporto priemonėse ir jų pagrindinėse dalyse (PACK/PDU/BDU/MSD/Electric/High Pressure connector, ir tt), EV įkroviklis / EV čaringo polių sistema / modulis, elektros energijos gamybos sistema, 5G ryšio maitinimo šaltinis, debesų serverio maitinimo šaltinis, energijos kaupimas, AGV (perkelti siųsti nepilotuojamas transporto priemones), vaizdingos zonos turistinis automobilis, golfo automobilis, sveikatos priežiūra, vaikščiojimas, įranga ir statybos mašinos, antžeminio šildymo sistema, PV Saulės kombaino dėžutė, nuolatinės srovės įtampos maitinimo kontrolė, pramonės mašinos ir įranga bei kitos nuolatinės srovės aukštos įtampos taikymo sritys.
Pirmiausia norėčiau pakalbėti apie sunkumus? Veiksniai, susiję su tiksliu elektromobilio akumuliatoriaus galios matavimu, yra šie:
1. Elektra varomų transporto priemonių baterijų medžiagos yra įvairios
Tikslumas yra svarbus elektromobilio baterijų degalų matavimo bruožas. Elektrinių transporto priemonių baterijų medžiagos yra įvairios. Įskaitant ličio geležies fosfato LiFePO4 bateriją (raudona kreivė), ličio kobalto oksido bateriją LiCoO2 bateriją (mėlyna kreivė) ir naujas cheminių medžiagų baterijas, pvz., trijų elementų NMC bateriją (juodą kreivę). Jie turi skirtingus baterijų degalų matavimo reikalavimus. Ličio geležies fosfato LiFePO4 baterijoms iškrovos kreivė yra plokščia, o ląstelių įtampos matavimo tikslumas yra labai svarbus. Siekiant išvengti per didelių įkrovų ir iškrovimo, baterijų elementai turėtų būti laikomi nuo 20% iki 90% visos talpos. 85kWh baterijoje talpa, kuri gali būti naudojama įprastam vairavimui, yra tik 60,9 kWh. Jei matavimo paklaida yra 5%, norint tęsti saugų akumuliatoriaus veikimą, akumuliatoriaus talpa turi būti nuo 25% iki 85%. Bendras naudotinas pajėgumas sumažintas nuo 70 % iki 60 %.
Elektromobilio akumuliatorius saugus prieinamas galios diapazonas
2. Elektrinių transporto priemonių naudojimo aplinka yra labai griežta
Elektrinės transporto priemonės gali eiti į Mohe patirti žemą temperatūrą minus 40 laipsnių šiaurėje, ir gali eiti į Huoyan Mountain vakaruose patirti minus 50 laipsnių deginimas. Tuo pačiu metu drėgmė, mechaninis stresas ir daugiau nei 15 metų tarnavimo laikas iškėlė aplinkos tolerancijos reikalavimus maitinimo baterijoms, kurios labai skiriasi nuo mobiliųjų telefonų baterijų.
3. Elektromobilio maitinimo baterija yra akumuliatorius su sudėtinga konstrukcija
Elektromobilio akumuliatoriaus konstrukcija
Elektromobilio maitinimo bateriją sudaro pagrindinis akumuliatoriaus elementas "Cell", sudarantis akumuliatoriaus modulį Modulis, o tada modulio modulis sudaro akumuliatoriaus paketą. Mobilusis telefonas yra vienas langelis. Elektromobilio bateriją sudaro kelios serijos baterijos. Įprastas akumuliatorius (su 96 serijos elementais) įkraunamas esant 4,2 V įtampai, iš viso pagamins daugiau nei 400 V įtampą. Kuo daugiau elementų akumuliatoriuje, tuo didesnė pasiekta įtampa. Visų baterijų įkrovimo ir iškrovimo srovės yra vienodos, tačiau kiekvienos baterijos įtampa turi būti stebima. Siekiant sutalpinti daug baterijų, reikalingų didelės galios automobilių sistemoms, kelios baterijos paprastai skirstomos į kelis modulius ir dedamos į visą laisvą transporto priemonės erdvę. Tipiškas modulis turi nuo 10 iki 24 baterijų ir gali būti montuojamas skirtingomis konfigūracijomis, kad tilptų keliose transporto priemonių platformose. Modulinė konstrukcija gali būti naudojama kaip didelių baterijų pakuočių pagrindas. Tai leidžia baterijos komponentus įdėti į didesnį plotą, taip efektyviau naudojant erdvę.
Akumuliatoriaus kibiro efektas
Tuo pačiu metu, kadangi maitinimo bateriją sudaro keli elementai, silpniausia ląstelė riboja viso akumuliatoriaus veikimą. Jis taip pat žinomas kaip kibiro efektas. Bendrą galią riboja silpniausios ląstelės galia. Per didelio įkrovimo ar per didelio iškrovimo bus pažeisti atitinkami langeliai.
Akumuliatoriaus matavimo technologijos tobulinimas padeda tiksliai išmatuoti elektromobilio akumuliatoriaus galią
Pakalbėję apie tai, kaip sunku išmatuoti elektromobilių akumuliatoriaus lygį, pakalbėkime apie sprendimą. Tiesą sakant, sparčiai tobulinant baterijų matavimo technologiją, ji padeda tiksliai išmatuoti elektrinių transporto priemonių akumuliatoriaus galią. Tai taip pat yra svarbiausias dabartinės elektromobilių plėtros prioritetas. Viena iš pagrindinių technologijų yra baterijų valdymo sistema BMS.
Akumuliatoriaus valdymo sistemos BMS programos bloko diagrama
Baterijų valdymo sistemos BMS programų bloko diagramoje rodomas tipiškas akumuliatorius su 96 elementais, suskirstytas į 8 modulius, kurių kiekvienas turi 12 baterijų elementų. Šiame pavyzdyje akumuliatoriaus monitoriaus IC yra LTC6811, kuris gali matuoti 12 baterijų. IC baterijos matavimo diapazonas yra nuo 0 V iki 5 V ir tinka daugumai baterijų chemijos programų. Keli įrenginiai gali būti prijungti serijomis, kad vienu metu būtų galima stebėti ilgus aukštos įtampos akumuliatorius. Įrenginyje yra pasyvus kiekvieno langelio balansavimas. Duomenimis keičiamasi abiejose izoliavimo barjero pusėse ir juos renka sistemos valdiklis, atsakingas už SOC skaičiavimą, akumuliatoriaus balanso valdymą, SOH tikrinimą ir visos sistemos saugų valdymą.
Baterijų valdymo sistema: visa signalų grandinė
Didelis ląstelių matavimo tikslumas išplečia galimą galios diapazoną
Ląstelių įtampos matavimo tikslumas ir akumuliatoriaus galios diapazonas
Kaip "smegenys" už akumuliatoriaus, BMS technologija valdo galią, įkrovą ir iškrovą ir pateikia tikslius matavimus transporto priemonės veikimo metu. Didesnis akumuliatoriaus elemento įtampos matavimo tikslumas gali išplėsti turimos akumuliatoriaus energijos diapazoną. Jei tikslumas padidinamas iki 1% (ličio geležies fosfato LiFePO4 baterijai 1 mV matavimo paklaida yra lygi 1 SOC paklaidai), tada baterija gali veikti nuo 21% iki 89% visos talpos, 8% padidėjimas. Naudojant tą pačią bateriją ir tikslesnę BMS galima padidinti automobilio ridą vienam įkrovimui.
Paimkite analoginius prietaisus ADI kaip pavyzdį, BMS baterijų valdymo sistemos akumuliatoriaus pagrindiniai stebėjimo IC produktai buvo kartoti į ketvirtą kartą. 12 ar daugiau ląstelių kanalų įtampą ir temperatūrą galima stebėti dideliu tikslumu, kurio tikslumas geresnis nei 1,2 mV.
2. Tikslus Zener informacijos šaltinis, padedantis susidoroti su atšiauriais aplinkos iššūkiais
↑ BMS vidinė IC vidinio bloko diagrama
BMS grandinės projektuotojai paprastai įvertina akumuliatoriaus matavimo grandinių tikslumą pagal duomenų lapo specifikacijas. Tiesą sakant, matavimo paklaidoje paprastai dominuoja kiti realaus pasaulio programų efektai. Veiksniai, turintys įtakos matavimo tikslumui, yra šie:
PCB surinkimo stresas
Drėgmės
Temperatūros dreifas
Ilgalaikis dreifas
Garso technologija turi atsižvelgti į visus šiuos veiksnius, kad užtikrintų puikų našumą. IC matavimo tikslumą daugiausia riboja atskaitinės įtampos atskaitos atskaita. Etaloninė įtampa yra labai jautri mechaniniam įtempiui. Terminis važiavimas dviračiu PCB litavimo metu gali sukelti silicio stresą. Drėgmė yra dar viena silicio streso priežastis, nes pakuotė sugeria drėgmę. Silicio stresas laikui bėgant atsipalaiduos, todėl ilgainiui nutols atskaitinė įtampa.
↑ Tikslumą veikia PCB surinkimo įtampa (viršuje kairėje), drėgmė (viršuje dešinėje), temperatūros dreifas (apačioje kairėje) ir ilgalaikis dreifas (apačioje dešinėje)
LTC68xx serijoje naudojamas laboratorinės klasės Zener diodinės atskaitos įtampos šaltinis, kuris yra technologija, kurią ADI nuolat tobulino po daugiau nei 30 metų. Palaidoti Zener diodai uždeda sankryžą žemiau silicio paviršiaus, atokiau nuo teršalų ir oksido sluoksnių įtakos. Rezultatas yra tas, kad Zener diodai turi puikų ilgalaikį stabilumą, mažą triukšmą ir santykinai tikslius pradinius nuokrypius. Dreifas yra mažesnis nei 1 mV visame automobilių temperatūros intervale nuo -40 °C iki +125 °C. Laikui bėgant Zener diodinės atskaitos įtampos šaltinis turi geresnį stabilumą, bent 5 kartus didesnį už juostos tarpo atskaitos įtampos šaltinį. Panašūs drėgmės ir PCB surinkimo testavimai nepalankiausiomis sąlygomis rodo, kad palaidoto Zener diodo veikimas yra geresnis nei juostos tarpo atskaitos įtampos šaltinis.
3. Ląstelių balansas nutraukia kibiro efektą
↑Pasyvus akumuliatoriaus balansuotojas su atsparumu kraujui
BMS taip pat teikia svarbias apsaugos priemones, kad būtų išvengta akumuliatoriaus pažeidimo. Baterijų paketą sudaro kelios nepriklausomų baterijų elementų grupės, kurios sklandžiai bendradarbiauja, kad suteiktų automobiliui maksimalią galią. Jei akumuliatoriaus elementai praranda pusiausvyrą, juos paveiks stresas, dėl kurio priešlaikinis įkrovimo nutraukimas sutrumpins bendrą akumuliatoriaus veikimo laiką.
Dėl pasyvaus balansavimo kiekvieno akumuliatoriaus įrenginio talpa yra maždaug tokia pati kaip silpniausio įrenginio. Įkrovimo ciklo metu jis naudoja santykinai mažą srovę ir sunaudoja nedidelį energijos kiekį iš didelės SoC baterijos, kad visi akumuliatoriaus elementai būtų įkraunami iki maksimalaus SoC. Tai pasiekiama per jungiklį ir bleeder rezistorius prijungtas lygiagrečiai su kiekvienu akumuliatoriaus elementu. Didelė SoC baterija yra iškrauta (galia išsklaidyta atsparumo metu), todėl įkrovimas gali tęstis tol, kol visi akumuliatoriaus elementai bus visiškai įkrauti.
↑Ryšys tarp turimos energijos ir maitinimo baterijos atliekų
Be to, akumuliatoriaus matavimo technologijos tobulinimas palengvina tikslų elektromobilio akumuliatoriaus galios matavimą, išplečiant turimą galios diapazoną, tikslų Zener atskaitos šaltinį, kad būtų galima susidoroti su atšiauriais aplinkos iššūkiais, ir ląstelių balansavimą, kad būtų nutrauktas kibiro efektas. Tai prilygsta putų sumažinimu alaus viršuje, paliekant tikrą gėrimą už priimtiną kainą. Būsima elektromobilių baterijų technologija tikrai bus tikslesnė ir išmanesnė. Taip pašalinamas naudotojo ridos nerimas, leidžiantis vartotojams keliauti ramiai.