מדוע מצבר רכב האנרגיה החדש אינו יכול להציג במדויק את ההספק שנותר?

מדוע&מס '39; לא מצבר רכב האנרגיה החדש יכול להציג במדויק את ההספק שנותר?

עם ההתפתחות המהירה של כלי רכב חשמליים, הצרכנים החלו לשים לב רב למגוון הרכבים החשמליים. למשתמשים מסוימים יש אפילו חרדת קילומטראז ', מחשש לתופעה הדומה לכיבוי פתאומי של סוללת הטלפון הנייד כשהיא נגמרת. היום בואו נדבר בפירוט על הקשיים ושיטות ההתמודדות של מדידה מדויקת של הסוללה ברכב.

קשיים במדידת רמת הסוללה של כלי רכב חשמליים

יצרן נתיכי דיסמן, עם 20 שנה' ניסיון, למידע נוסף. צור איתנו קשר בדוא"ל: anna@delfuse.com או בוואטסאפ: +86 18813915908

Dissmann נתיכים נמצאים בשימוש נרחב ברכבים חשמליים, בנזין היברידי ותאי דלק וחלקי המפתח שלו (PACK / PDU / BDU / MSD / מחבר חשמלי / לחץ גבוה וכו '), מטען EV / מערכת ערימת טעינה EV / מודול, הכוח מערכת ייצור, אספקת חשמל 5G, אספקת החשמל של שרת הענן, אחסון אנרגיה, AGV (מעבר לשלוח כלי רכב בלתי מאוישים), אזור הנוף מכונית תיירותית, מכונית גולף, בריאות, הליכה, ציוד ומכונות בנייה, מערכת חימום הקרקע, PV ארגז שמש שמש, בקרת אספקת חשמל במתח DC, מכונות וציוד לתעשייה, ואזורים אחרים בתחומי היישום של מתח גבוה DC.

תן לי לדבר על הקשיים קודם? גורמים המעורבים במדידה מדויקת של הסוללה ברכב החשמלי כוללים:

1. חומרי הסוללה לרכב החשמלי מגוונים

דיוק הוא מאפיין חשוב במדידת דלק הסוללה ברכב החשמלי. חומרי הסוללה החשמליים של כלי רכב חשמליים מגוונים. כולל סוללת LiFePO4 ליתיום ברזל פוספט (עקומה אדומה), סוללת ליתיום קובלט אוקסיד סוללת LiCoO2 (עקומה כחולה) וסוללות חדשות חומרים כימיים כגון סוללת NMC תלת-יסודית (עקומה שחורה). יש להם דרישות שונות למדידת דלק הסוללה. עבור סוללות LiFePO4 של פוספט ברזל ליתיום, עקומת הפריקה שטוחה, ודיוק מדידת מתח התא הוא קריטי. כדי למנוע טעינה ופריקה יתר, יש לשמור על תאי הסוללה בין 20% ל -90% מהקיבולת המלאה. בסוללה של 85 קילוואט, הקיבולת שניתן להשתמש בה לנהיגה רגילה היא רק 60.9 קוט"ש. אם שגיאת המדידה היא 5%, כדי להמשיך בתפעול בטוח של הסוללה, יש לשמור על קיבולת הסוללה בין 25% ל -85%. קיבולת השימוש הכוללת צומצמה מ -70% ל -60%.

טווח הספק זמין בטיחותי לרכב חשמלי

2. סביבת השימוש ברכבים חשמליים היא קשה ביותר

כלי רכב חשמליים עשויים להגיע למוהה כדי לחוות טמפרטורה נמוכה של מינוס 40 מעלות בצפון, ועשויים להגיע להר הויאן במערב כדי לחוות כוויה של מינוס 50 מעלות. יחד עם זאת, לחות, לחץ מכני וחיי שירות של יותר מ -15 שנה מציבים דרישות סובלנות סביבתיות לסוללות חשמל שונות מאוד מאלו של סוללות טלפון נייד.

3. מצבר ההספק לרכב החשמלי הוא מצבר בעל מבנה מסובך

מבנה מארזי מצברים לרכב חשמלי

סוללת ההספק לרכב החשמלי מורכבת מתא הסוללה הבסיסי ביותר ליצירת מודול סוללה ואז מודול המודול יוצר מארז מצברים. הטלפון הנייד הוא תא בודד. מצבר לרכב חשמלי מורכב ממספר מצברים המחוברים בסדרה. חבילת סוללות אופיינית (עם 96 תאים בסדרה) תייצר מתח כולל של יותר מ -400 וולט כאשר היא טעונה ב -4.2 וולט. ככל שיותר תאים בסוללה, כך מתח גבוה יותר. זרמי הטעינה והפריקה של כל הסוללות זהים, אך יש לפקח על המתח בכל סוללה. על מנת להכיל את המספר הגדול של הסוללות הנדרשות למערכות רכב בעלות הספק גבוה, סוללות מרובות מחולקות למספר מודולים וממוקמות בכל החלל הזמין של הרכב. מודול טיפוסי כולל 10 עד 24 סוללות וניתן להרכיבו בתצורות שונות כך שיתאים למספר פלטפורמות רכב. ניתן להשתמש בעיצוב מודולרי כבסיס לחבילות סוללות גדולות. זה מאפשר למקם את רכיבי הסוללה באזור גדול יותר, ובכך לנצל את השטח בצורה יעילה יותר.

אפקט דלי של מארז הסוללה

יחד עם זאת, מכיוון שסוללת החשמל מורכבת ממספר תאים, התא החלש ביותר מגביל את ביצועי חבילת הסוללה הכוללת. זה ידוע גם בשם אפקט הדלי. הכוח הכללי מוגבל בכוחו של התא החלש ביותר. טעינת יתר או פריקת יתר תפגע בתאים המתאימים.

השיפור בטכנולוגיית מדידת הסוללה מסייע למדידה מדויקת של כוח הסוללה ברכב החשמלי

לאחר שדיברנו על הקושי במדידת רמת הסוללה של כלי רכב חשמליים, תנו ל-&# 39 לדבר על הפתרון. למעשה, עם השיפור המהיר של טכנולוגיית מדידת הסוללות, הוא מסייע במדידה מדויקת של כוח הסוללה של כלי רכב חשמליים. זה גם בראש סדר העדיפויות של פיתוח הרכב החשמלי הנוכחי. אחת מטכנולוגיות הליבה היא מערכת ניהול הסוללות BMS.

מערכת ניהול סוללות תרשים בלוק יישומי BMS

תרשים בלוק היישומים של מערכת ניהול הסוללות BMS מציג חבילת סוללות טיפוסית עם 96 תאים, המחולקת ל -8 מודולים, כל אחד עם 12 תאי סוללה. בדוגמה זו, צג הסוללה IC הוא ה- LTC6811 שיכול למדוד 12 סוללות. ל- IC טווח מדידת סוללות של 0 וולט עד 5 וולט והוא מתאים לרוב יישומי הכימיה של הסוללה. ניתן לחבר מספר מכשירים בסדרה בכדי לפקח על חבילות סוללות ארוכות מתח גבוה בו זמנית. המכשיר כולל איזון פסיבי של כל תא. נתונים מוחלפים משני צידי מחסום הבידוד ונאספים על ידי בקר המערכת, האחראי על חישוב SOC, בקרת איזון הסוללה, בדיקת SOH ושמירה על המערכת כולה בגבולות בטוחים.

מערכת ניהול סוללות: שרשרת אותות מלאה

דיוק מדידת תאים גבוה מרחיב את טווח ההספק הזמין

דיוק מדידת מתח תא וטווח הסוללה

כמו ה-" המוח" מאחורי חבילת הסוללה, טכנולוגיית BMS מנהלת תפוקת חשמל, טעינה ופריקה ומספקת מדידות מדויקות במהלך פעולת הרכב. דיוק מדידת מתח סוללה גבוה יותר יכול להרחיב את טווח הסוללה הזמין. אם הדיוק מוגבר ל -1% (עבור סוללת LiFePO4 של ליתיום ברזל פוספט, שגיאת מדידה של 1 mV שקולה לשגיאת SOC של 1%), הסוללה יכולה לפעול בין 21% ל -89% מהקיבולת המלאה, עלייה של 8%. שימוש באותה סוללה ו- BMS מדויק יותר יכול להגדיל את קילומטראז 'של המכונית לכל טעינה.

קח לדוגמה ADI התקנים אנלוגיים כדוגמה, מוצרי ניהול סוללות מסוג BMS ניטור ראשי של מוצרי IC הוסבו לדור הרביעי. המתח והטמפרטורה של 12 ערוצי תאים ומעלה ניתנים לניטור בדיוק רב עם דיוק טוב מ- 1.2 mV.

2. מקור התייחסות מדויק של זנר להתמודדות עם אתגרים קשים בסביבה

Diagram תרשים בלוקים פנימי של BMS IC

מעצבי מעגלי BMS מעריכים בדרך כלל את הדיוק של מעגלי מדידת הסוללה על פי המפרט בגיליון הנתונים. למעשה, השפעות אחרות ביישומים בעולם האמיתי בדרך כלל חולשות על טעות המדידה. גורמים המשפיעים על דיוק המדידה כוללים:

מתח הרכבה PCB

לחות

סחף טמפרטורה

סחף לטווח ארוך

טכנולוגיית סאונד חייבת לקחת בחשבון את כל הגורמים הללו על מנת לספק ביצועים מצוינים. דיוק המדידה של IC מוגבל בעיקר על ידי התייחסות מתח המתח. מתח הייחוס רגיש מאוד למתח מכני. רכיבה תרמית במהלך הלחמת PCB יכולה לייצר מתח סיליקון. לחות היא גורם נוסף למתח סיליקון, מכיוון שהאריזה סופגת לחות. מתח הסיליקון יירגע עם הזמן, ויוביל לסחיפה ארוכת טווח של מתח הייחוס.

↑ הדיוק מושפע מלחץ הרכבה PCB (משמאל למעלה), לחות (למעלה מימין), סחף טמפרטורה (שמאל למטה) וסחיפה לטווח ארוך (למטה מימין)

סדרת LTC68xx משתמשת במקור מתח ייחוס של דיודות זנר למעבדה, שהיא טכנולוגיה ש- ADI השתפרה ברציפות לאחר יותר מ -30 שנה. דיודות זנר קבורות מציבות את הצומת מתחת לפני השטח של הסיליקון, הרחק מהשפעתם של מזהמים ושכבות תחמוצת. התוצאה היא שדיודות זנר הן בעלות יציבות מצוינת לטווח הארוך, רעש נמוך וסובלנות התחלתיות מדויקת יחסית. הסחף הוא פחות מ -1 mV בכל טווח הטמפרטורות ברכב של -40 ° C עד ~ 125 ° C. לאורך זמן, למתח מתח הייחוס של דיודת זנר יש יציבות טובה יותר, לפחות פי 5 ממקור מתח הייחוס של פער הלהקה. בדיקות לחות דומות של מכלול הלחות וה- PCB מראות כי הביצועים של דיודת זנר הקבורה טובים יותר ממקור מתח הייחוס של פער הלהקה.

3. מאזן התאים שובר את אפקט הדלי

↑ איזון סוללות פסיבי עם עמידות לדמם

BMS מספק גם אמצעי הגנה חשובים למניעת נזק לסוללה. חבילת הסוללה מורכבת ממספר קבוצות של תאי סוללה עצמאיים, אשר משתפים פעולה בצורה חלקה בכדי לספק למכונית את תפוקת הכוח המרבית. אם תאי הסוללה מאבדים שיווי משקל, הם יושפעו ממתח, מה שיוביל לסיום הטעינה בטרם עת, מה שיקצר את חיי הסוללה הכוללים.

איזון פסיבי הופך את הקיבולת של כל יחידה במארז הסוללות לזה של היחידה החלשה ביותר. הוא משתמש בזרם נמוך יחסית במהלך מחזור הטעינה וצורך כמות קטנה של אנרגיה מסוללת SoC גבוהה, כך שכל תאי הסוללה טעונים למצב ה- SoC המרבי שלהם. זה מושג באמצעות מתג ודימום המתחבר במקביל לכל תא סוללה. סוללת ה- SoC הגבוהה מתרוקנת (הכוח מתפוגג בהתנגדות), כך שהטעינה יכולה להימשך עד שכל תאי הסוללה נטענים לחלוטין.

הקשר בין חשמל זמין לבזבוז סוללת חשמל

למעלה, השיפור בטכנולוגיית מדידת הסוללה מאפשר מדידה מדויקת של הסוללה ברכב החשמלי על ידי הרחבת טווח ההספק הזמין, מקור התייחסות מדויק של זנר להתמודדות עם אתגרים סביבתיים קשים, ואיזון תאים כדי לשבור את אפקט הדלי. זה שווה ערך למזעור הקצף על גבי הבירה, ולהשאיר משקה אמיתי במחיר סביר. טכנולוגיית מצברי הרכב החשמליים העתידית בהחלט תהיה מדויקת וחכמה יותר. בזאת מבטלת את חרדת הקילומטראז 'של המשתמש&# 39, ומאפשרת לצרכנים לנסוע בנחת.