Prečo dokáže nová generácia batérie&# 39 presne zobraziť zostávajúcu energiu?
Vďaka rýchlemu vývoju elektrických vozidiel začali spotrebitelia venovať veľkú pozornosť sortimentu elektrických vozidiel. Niektorí používatelia majú dokonca strach z najazdených kilometrov zo strachu z javu podobného náhlemu vypnutiu batérie mobilného telefónu, keď sa vyčerpá. Dnes si povieme podrobne ťažkosti a spôsoby zvládania presného merania výkonu batérie automobilu.
Problémy s meraním úrovne nabitia batérie elektrických vozidiel
Výrobca poistiek Dissmann s 20-ročným' skúsenosť, pre viac informácií. kontaktujte nás e-mailom: anna@delfuse.com alebo WhatsApp: +86 18813915908
Poistky Dissmann sa široko používajú v elektrických vozidlách, hybridných vozidlách s benzínovými a palivovými článkami a ich kľúčových častiach (PACK / PDU / BDU / MSD / elektrické / vysokotlakové konektory atď.), Nabíjačke EV / nabíjacej hromádke EV / modul, napájanie generačný systém, napájací zdroj pre komunikáciu 5G, napájací zdroj pre cloudový server, skladovanie energie, AGV (presunutie na odoslanie bezpilotných vozidiel), turistické auto v malebnej oblasti, golfové auto, zdravotná starostlivosť, chôdza, vybavenie a stavebné stroje, systém zemného kúrenia, PV Solárny kombinovaný box, riadenie napájania jednosmerným napätím, priemyselné stroje a zariadenia a ďalšie oblasti vysokonapäťových aplikačných oblastí jednosmerného prúdu.
Najprv mi poviem o ťažkostiach? Medzi faktory podieľajúce sa na presnom meraní energie batérie elektrického vozidla patria:
1. Materiály na napájanie z batérií pre elektrické vozidlá sú rôzne
Presnosť je dôležitou vlastnosťou merania paliva v batériách elektrických vozidiel. Materiály na napájanie z batérií elektrických vozidiel sú rozmanité. Vrátane batérie LiFePO4 s lítium-fosforečnanom železitým (červená krivka), batérie LiCoO2 s lítium-kobaltnatým akumulátorom (modrá krivka) a nových batérií z chemického materiálu, ako napríklad trojčlánková batéria NMC (čierna krivka). Majú rôzne požiadavky na meranie paliva v batériách. U batérií LiFePO4 lítium-fosforečnanu je krivka vybitia plochá a presnosť merania napätia článkov je zásadná. Aby sa zabránilo prebíjaniu a vybíjaniu, mali by sa články batérie udržiavať medzi 20% a 90% plnej kapacity. V batérii s kapacitou 85 kWh je kapacita, ktorú je možné použiť na bežné jazdenie, iba 60,9 kWh. Ak je chyba merania 5%, musí sa kapacita batérie udržiavať v rozmedzí od 25% do 85%, aby sa zaistila bezpečná prevádzka batérie. Celková využiteľná kapacita sa znížila zo 70% na 60%.
Elektrický akumulátor bezpečného dostupného rozsahu výkonu
2. Prostredie používania elektrických vozidiel je mimoriadne drsné
Elektrické vozidlá môžu ísť na Mohe, aby zažili na severe nízku teplotu mínus 40 stupňov, a môžu ísť na západ na horu Huoyan, aby zažili popáleniny mínus 50 stupňov. Vlhkosť, mechanické namáhanie a životnosť viac ako 15 rokov zároveň kladú požiadavky na environmentálnu toleranciu pre napájacie batérie, ktoré sa veľmi líšia od požiadaviek na batérie mobilných telefónov.
3. Batéria elektrického vozidla je batéria so zložitou štruktúrou
Štruktúra sady batérií pre elektrické vozidlá
Batéria pre elektrické vozidlo sa skladá z najzákladnejších článkov batérie, ktoré tvoria modul batériového modulu, a potom modul modulu tvorí batériu Pack. Mobilný telefón je samostatná bunka. Batéria pre elektrické vozidlo sa skladá z niekoľkých batérií zapojených do série. Typický akumulátor (s 96 článkami v sérii) vyprodukuje pri nabití 4,2 V celkové napätie viac ako 400 V. Čím viac článkov v akumulátore, tým vyššie napätie sa dosiahne. Nabíjací a vybíjací prúd všetkých batérií sú rovnaké, je však potrebné sledovať napätie na každej batérii. Aby sa zmestil veľký počet batérií potrebných pre vysoko výkonné automobilové systémy, je viac batérií zvyčajne rozdelených do niekoľkých modulov a umiestnené v celom dostupnom priestore vozidla. Typický modul má 10 až 24 batérií a je možné ho zostaviť v rôznych konfiguráciách tak, aby vyhovoval viacerým platformám vozidiel. Ako základ pre veľké akumulátory je možné použiť modulárny dizajn. Umožňuje umiestniť komponenty batérie na väčšiu plochu, a tak efektívnejšie využívať priestor.
Vedierkový efekt batérie
Pretože sa napájacia batéria skladá z viacerých článkov, najslabší článok zároveň obmedzuje výkon celého akumulátora. Je tiež známy ako vedierkový efekt. Celkový výkon je obmedzený výkonom najslabšieho článku. Prebíjanie alebo nadmerné vybíjanie poškodí príslušné články.
Vylepšenie technológie merania batérií pomáha presnému meraniu výkonu batérie elektrického vozidla
Po rozhovore o obtiažnosti merania úrovne nabitia batérie elektrických vozidiel sa poďme rozprávať s&# 39 o riešení. Vďaka rýchlemu zdokonaleniu technológie merania batérie v skutočnosti pomáha presne merať výkon batérie elektrických vozidiel. To je tiež najvyššou prioritou súčasného vývoja elektrických vozidiel. Jednou z hlavných technológií je systém správy batérií BMS.
Blokový diagram aplikácie BMS na správu batérií
Blokový diagram aplikácie BMS systému správy batérií zobrazuje typickú batériu s 96 článkami rozdelenú na 8 modulov, každý s 12 batériami. V tomto príklade je IC monitora batérií LTC6811, ktorý dokáže merať 12 batérií. IC má rozsah merania batérie od 0 V do 5 V a je vhodný pre väčšinu aplikácií v oblasti chémie batérií. Do série je možné zapojiť viac zariadení na súčasné sledovanie batérií vysokého napätia súčasne. Zariadenie obsahuje pasívne vyváženie každej bunky. Údaje sa vymieňajú na oboch stranách izolačnej bariéry a zhromažďuje ich systémový radič, ktorý je zodpovedný za výpočet SOC, kontrolu vyváženia batérie, kontrolu SOH a udržiavanie celého systému v bezpečných medziach.
Systém správy batérií: kompletný signálny reťazec
Vysoká presnosť merania článkov rozširuje dostupný rozsah výkonu
Presnosť merania napätia článku a rozsah výkonu batérie
Ako&"mozgový GG"; za akumulátorom, technológia BMS riadi výstup, nabíjanie a vybíjanie a poskytuje presné merania počas prevádzky vozidla. Vyššia presnosť merania napätia článkov batérie môže rozšíriť rozsah dostupnej energie batérie. Ak sa presnosť zvýši na 1% (pre batériu LiFePO4 fosforečnan lítny je chyba merania 1 mV ekvivalentná chybe SOC 1%), potom môže batéria pracovať medzi 21% a 89% plnej kapacity, nárast o 8%. Používanie rovnakej batérie a presnejšej BMS môže zvýšiť počet najazdených kilometrov na jedno nabitie.
Ako príklad si vezmime Analog Devices ADI: Hlavné monitorovacie produkty IC pre systém správy batérií systému BMS boli iterované na štvrtú generáciu. Napätie a teplotu 12 alebo viacerých bunkových kanálov je možné monitorovať s vysokou presnosťou s presnosťou lepšou ako 1,2 mV.
2. Presný Zenerov referenčný zdroj na zvládnutie náročných výziev v prostredí
↑ Interný blokový diagram BMS IC
Návrhári obvodov BMS zvyčajne odhadujú presnosť obvodov na meranie batérií na základe špecifikácií v údajovom liste. V skutočnosti zvyčajne chyby merania dominujú ďalšie efekty v reálnych aplikáciách. Medzi faktory ovplyvňujúce presnosť merania patria:
Namáhanie montáže PCB
vlhkosť
Teplotný drift
Dlhodobý drift
Zvuková technológia musí brať do úvahy všetky tieto faktory, aby poskytla vynikajúci výkon. Presnosť merania IC je obmedzená hlavne referenčným napätím referenčného napätia. Referenčné napätie je veľmi citlivé na mechanické namáhanie. Tepelné cyklovanie počas spájkovania DPS môže generovať kremíkové napätie. Vlhkosť je ďalšou príčinou namáhania kremíkom, pretože obal absorbuje vlhkosť. Kremíkové napätie sa časom uvoľní, čo povedie k dlhodobému driftu referenčného napätia.
↑ Presnosť je ovplyvnená namáhaním montáže PCB (vľavo hore), vlhkosťou (vpravo hore), teplotným driftom (vľavo dole) a dlhodobým driftom (vpravo dole)
Séria LTC68xx používa laboratórny zdroj referenčného napätia Zenerovej diódy, čo je technológia, ktorú ADI neustále zdokonaľuje po viac ako 30 rokoch. Pochované Zenerove diódy umiestňujú križovatku pod povrch kremíka, mimo dosahu kontaminantov a oxidových vrstiev. Výsledkom je, že Zenerove diódy majú vynikajúcu dlhodobú stabilitu, nízku hlučnosť a pomerne presné počiatočné tolerancie. Posun je menší ako 1 mV v celom teplotnom rozmedzí od –40 ° C do –125 ° C. V priebehu času má zdroj referenčného napätia zenerovej diódy lepšiu stabilitu, najmenej 5-krát vyššiu ako zdroj referenčného napätia v pásmovej medzere. Podobné záťažové testy vlhkosti a zostavy dosiek plošných spojov ukazujú, že výkon podzemnej Zenerovej diódy je lepší ako referenčný zdroj napätia v pásme medzery.
3. Bunková rovnováha naruší vedierkový efekt
↑ Pasívny vyvažovač batérie s odporom odvzdušňovača
BMS tiež poskytuje dôležité ochranné opatrenia, aby sa zabránilo poškodeniu batérie. Batéria sa skladá z niekoľkých skupín nezávislých článkov batérie, ktoré bez problémov spolupracujú, aby poskytli automobilu maximálny výkon. Ak články batérie stratia rovnováhu, bude na ne pôsobiť stres, ktorý povedie k predčasnému ukončeniu nabíjania, čo skráti celkovú životnosť batérie.
Vďaka pasívnemu vyváženiu je kapacita každej jednotky batérie približne rovnaká ako kapacita najslabšej jednotky. Počas nabíjacieho cyklu využíva relatívne nízky prúd a spotrebováva malé množstvo energie z vysokej batérie SoC, takže všetky články batérie sú nabité na maximum SoC. To sa dosiahne prepínačom a odvzdušňovacím odporom zapojeným paralelne s každým článkom batérie. Vysoká batéria SoC je vybitá (výkon sa rozptýli v odpore), takže nabíjanie môže pokračovať, kým nie sú úplne nabité všetky články batérie.
↑ Vzťah medzi dostupnou energiou a vybíjaním batérie
Vylepšenie technológie merania batérií vyššie umožňuje presné meranie energie batérie elektrického vozidla rozšírením dostupného rozsahu výkonu, presným referenčným zdrojom Zener pre riešenie náročných výziev v prostredí a vyvažovaním článkov za účelom prelomenia efektu vedra. Je to ekvivalent minimalizácie peny na vrchnej časti piva a ponechania originálneho nápoja za rozumnú cenu. Budúca technológia batérií elektrických vozidiel bude určite presnejšia a inteligentnejšia. Tým sa eliminuje úzkosť užívateľa z kilometrov&# 39, čo zákazníkom umožňuje pohodlné cestovanie.