Zašto nova baterija energetskog vozila ne može točno prikazati preostalu snagu?
Brzim razvojem električnih vozila potrošači su počeli veliku pozornost posvećiti asortimanu električnih vozila. Neki korisnici čak imaju tjeskobu zbog kilometraže, zbog straha od fenomena sličnog iznenadnom gašenju baterije mobilnog telefona kada mu ponestane. Danas ćemo detaljno govoriti o poteškoćama i metodama suočavanja s preciznim mjerenjem snage akumulatora automobila.
Poteškoće u mjerenju razine baterije električnih vozila
Proizvođač Dissmann Fuses, s 20 godina iskustva, za više informacija. obratite nam se putem e-maila: anna@delfuse.com ili WhatsApp: +86 18813915908
Dissmann osigurači naširoko se koriste u električnim vozilima, hibridnom benzinskom vozilu i vozilu s gorivim ćelijama i njegovim ključnim dijelovima (PACK / PDU / BDU / MSD / Električni / Visokotlačni konektor itd.), EV punjač / EV sustav za gomilanje blitve / modul, sustav proizvodnje energije, 5G komunikacijsko napajanje, napajanje poslužitelja u oblaku, skladištenje energije, AGV (premjestiti za slanje bespilotnih vozila), slikovito područje turistički automobil, golf automobil, zdravstvena skrb, hodanje, oprema i građevinski strojevi, sustav grijanja tla, PV Solarna kombinirana kutija, DC Napon kontrola napajanja, industrijski strojevi i oprema, i druga područja DC visokonaponske aplikacije polja.
Da prvo pričam o teškoćama? Čimbenici uključeni u točno mjerenje baterije električnog vozila uključuju:
1. Električni materijali baterije za napajanje vozila su raznoliki
Točnost je važna značajka mjerenja goriva na baterije električnih vozila. Energetski baterijski materijali električnih vozila su raznoliki. Uključujući litij željeznu fosfatnu LiFePO4 bateriju (crvena krivulja), litij kobaltnu oksidnu bateriju LiCoO2 bateriju (plava krivulja) i nove baterije kemijskog materijala kao što je NMC baterija s tri elementa (crna krivulja). Imaju različite zahtjeve za mjerenje goriva iz baterije. Za litij-željezo fosfat LiFePO4 baterije krivulja pražnjenja je ravna, a točnost mjerenja staničnog napona je ključna. Kako bi se spriječilo prekomjerno punjenje i pražnjenje, baterijske ćelije treba zadržati između 20% i 90% punog kapaciteta. U bateriji od 85 kWh kapacitet koji se može koristiti za normalnu vožnju je samo 60,9 kWh. Ako je pogreška mjerenja 5%, kako bi se nastavio siguran rad baterije, kapacitet baterije mora se zadržati između 25% i 85%. Ukupni upotrebljivi kapacitet smanjen je sa 70% na 60%.
Električno vozilo napajanje baterije sigurno dostupan raspon napajanja
2. Korištenje okruženja električnih vozila iznimno je oštro
Električna vozila mogu otići u Mohe kako bi doživjela nisku temperaturu od minus 40 stupnjeva na sjeveru, a mogu otići na planinu Huoyan na zapadu kako bi doživjela opeklinu od minus 50 stupnjeva. Istovremeno, vlaga, mehanički stres i vijek trajanja od više od 15 godina iznijeli su zahtjeve tolerancije okoline za baterije za napajanje koje su vrlo različite od onih baterija za mobilne telefone.
3. Baterija električnog vozila je baterija s kompliciranom strukturom
Struktura baterije električnog vozila
Baterija električnog vozila sastoji se od najosnovnije ćelije baterije Cell za formiranje modula baterije Modul, a zatim modul modula tvori baterijski paket. Mobitel je jedna ćelija. Baterija električnog vozila sastoji se od nekoliko baterija spojenih u seriji. Tipičan baterijski paket (s 96 ćelija u seriji) proizvest će ukupni napon veći od 400 V kada se puni pri 4,2 V. Što je više ćelija u bateriji, to je veći napon. Struje punjenja i pražnjenja svih baterija su iste, ali se napon na svakoj bateriji mora pratiti. Kako bi se prilagodio velikom broju baterija potrebnih za automobilske sustave velike snage, više baterija obično se dijeli u nekoliko modula i stavlja u cijeli raspoloživi prostor vozila. Tipičan modul ima 10 do 24 baterije i može se sastaviti u različitim konfiguracijama kako bi odgovarao više platformi vozila. Modularni dizajn može se koristiti kao osnova za velike baterijske pakete. Omogućuje da se komponente baterije smještene na većem području, čime se učinkovitije koristi prostor.
Bucket efekt baterije
U isto vrijeme, budući da se baterija sastoji od više ćelija, najslabija ćelija ograničava performanse cjelokupnog baterije. Također je poznat kao efekt kante. Ukupna snaga je ograničena snagom najslabije stanice. Prekomjerno punjenje ili prekomjerno pražnjenje oštetit će odgovarajuće stanice.
Poboljšanje tehnologije mjerenja baterija pomaže točno mjerenje baterije električnog vozila
Nakon razgovora o teškoćama mjerenja razine baterije električnih vozila, razgovarajmo o rješenju. Zapravo, s brzim poboljšanjem tehnologije mjerenja baterija, pomaže u preciznom mjerenju snage baterije električnih vozila. To je ujedno i glavni prioritet trenutnog razvoja električnih vozila. Jedna od osnovnih tehnologija je sustav upravljanja baterijama BMS.
Sustav upravljanja baterijom BMS dijagram bloka aplikacija
Sustav upravljanja baterijom BMS dijagram bloka aplikacija prikazuje tipičan baterijski paket s 96 ćelija, podijeljen u 8 modula, svaki s 12 baterijskih ćelija. U ovom primjeru, monitor baterije IC je LTC6811 koji može mjeriti 12 baterija. IC ima raspon mjerenja baterije od 0 V do 5 V i pogodan je za većinu aplikacija za kemiju baterija. Više uređaja može se povezati u serijama za praćenje dugih visokonaponskih baterijskih paketa istovremeno. Uređaj uključuje pasivno balansiranje svake ćelije. Podaci se razmjenjuju s obje strane izolacijske barijere i sastavlja ih kontrolor sustava, koji je odgovoran za izračun SOC-a, kontrolu ravnoteže baterije, provjeru SOH-a i držanje cijelog sustava u sigurnim granicama.
Sustav upravljanja baterijom: kompletan lanac signala
Točnost mjerenja visokih stanica proširuje raspoloživi raspon napajanja
Točnost mjerenja staničnog napona i raspon napajanja baterije
Kao "mozak" iza baterije, BMS tehnologija upravlja izlaznom snagom, punjenjem i pražnjenjem te pruža točna mjerenja tijekom rada vozila. Veća točnost mjerenja napona baterijskih ćelija može proširiti raspon raspoložive baterije. Ako se točnost poveća na 1% (za litij-željezo fosfat LiFePO4 bateriju, pogreška mjerenja od 1 mV jednaka je SOC pogrešci od 1%), tada baterija može raditi između 21% i 89% punog kapaciteta, što je povećanje od 8%. Korištenje iste baterije i točnijeg BMS-a može povećati kilometražu automobila po punjenjem.
Uzmite analogne uređaje ADI kao primjer, BMS baterija sustav baterija baterija glavni nadzor IC proizvoda su iterirani na četvrtu generaciju. Napon i temperatura od 12 ili više staničnih kanala mogu se pratiti s visokom preciznošću s točnošću većom od 1,2 mV.
2. Točan zenerov referentni izvor za suočavanje s teškim izazovima u okolišu
↑BMS IC unutarnji blok dijagram
Dizajneri BMS kruga obično procjenjuju točnost krugova mjerenja baterije na temelju specifikacija u podatkovnom listu. Zapravo, drugi učinci u stvarnim primjenama obično dominiraju pogreškom mjerenja. Čimbenici koji utječu na točnost mjerenja uključuju:
PCB montažni stres
Vlažnost
Zanošenje temperature
Dugoročni drift
Zvučna tehnologija mora uzeti u obzir sve te čimbenike kako bi pružila izvrsne performanse. Točnost mjerenja IC-a uglavnom je ograničena referentnom referencom naponskog napona. Referentni napon je vrlo osjetljiv na mehanički stres. Toplinski biciklizam tijekom PCB lemnje može generirati silikonski stres. Vlaga je još jedan uzrok silikonskog stresa, jer paket apsorbira vlagu. Silikonski stres će se s vremenom opustiti, što će dovesti do dugoročnog pomaka referentnog napona.
↑ Na netočnost utječu PCB montažni stres (gore lijevo), vlažnost (gore desno), pomak temperature (dolje lijevo) i dugoročni drift (dolje desno)
LTC68xx serija koristi laboratorijski kvalitetu Zener diode referentnog izvora napona, što je tehnologija koju je ADI kontinuirano poboljšavao nakon više od 30 godina. Zakopane Zener diode smješaju spoj ispod silikonske površine, daleko od utjecaja zagađivača i slojeva oksida. Rezultat je da Zener diode imaju izvrsnu dugoročnu stabilnost, nisku buku i relativno točne početne tolerancije. Nanos je manji od 1 mV u cijelom rasponu automobilske temperature od -40°C do +125°C. Tijekom vremena, Zener diodni referentni izvor napona ima bolju stabilnost, barem 5 puta veću od referentnog izvora napona pojasa. Slična vlažnost i PCB testovi stresa na sklopu pokazuju da je izvedba zakopane Zener diode bolja od referentnog izvora napona razmaka pojasa.
3. Ravnoteža stanica razbija učinak kante
↑Pasivni balansirač baterije s otporom krvarenja
BMS također pruža važne mjere zaštite kako bi se spriječilo oštećenje baterije. Baterijski paket sastoji se od više skupina neovisnih baterijskih ćelija, koje neprimjetno surađuju kako bi automobilu osigurale maksimalnu snagu. Ako baterijske ćelije izgube ravnotežu, na njih će utjecati stres, što će dovesti do preranog prekida punjenja, što će skratiti ukupni vijek trajanja baterije.
Pasivno balansiranje čini kapacitet svake jedinice baterije približno istim kao i najslabija jedinica. Koristi relativno nisku struju tijekom ciklusa punjenja i troši malu količinu energije iz visoke SoC baterije, tako da se sve baterijske ćelije pune do maksimalnog SoC-a. To se postiže prekidačem i otpornikom krvarenja spojenim paralelno sa svakom baterijom. Visoka SoC baterija se prazni (snaga se raspršuje u otporu), tako da se punjenje može nastaviti sve dok se sve baterijske ćelije potpuno ne napunjene.
↑Vez između raspoložive snage i rasipanja baterije
Iznad, poboljšanje tehnologije mjerenja baterija olakšava precizno mjerenje baterije električnih vozila širenjem dostupnog raspona snage, točnog Referentnog izvora Zener za rješavanje teških izazova u okolišu i balansiranja stanica kako bi se razbio efekt kante. To je ekvivalent minimiziranju pjene na vrhu piva, ostavljajući pravi napitak po razumnoj cijeni. Buduća tehnologija baterija električnih vozila definitivno će biti točnija i pametnija. Time se uklanja korisnikova tjeskoba zbog kilometraže, omogućujući potrošačima da putuju s lakoćom.