Zakaj nova baterija energijskega vozila ne more natančno prikazati preostale moči?
S hitrim razvojem električnih vozil so potrošniki začeli veliko pozornosti posvečati paleti električnih vozil. Nekateri uporabniki imajo celo kilometrsko anksioznost, zaradi strahu pred pojavom, podobnim nenadni zaustavitvi baterije mobilnega telefona, ko zmanjka. Danes se podrobno pogovorimo o težavah in načinih za natančno merjenje moči avto baterije.
Težave pri izpeljavo ravni akumulatorja električnih vozil
Dissmann Varovalke proizvajalec, z 20 let izkušenj, za več informacij. kontaktirajte nas po E-pošti: anna@delfuse.com ali WhatsApp: +86 18813915908
Dissmannovi varovalki se pogosto uporabljajo v električnih vozilih, hibridnem vozilu za bencin in gorivne celice ter njegovih ključnih delih (PACK/PDU/BDU/MSD/Električni/visokotlačni konektor itd.), EV polnilnik/ EV sistem za polnjenje polnilcev/Modul, Sistem proizvodnje energije, 5G komunikacijsko napajanje, napajanje cloud servera, energetski prostor za shranjevanje energije, AGV (potez za pošiljanje vozila s bespilotnom posadom), živosna površina tourist car, golf car, zdravstvo, šetanje, oprema i konstrukcijske strojeve, sistem za ogrevanje tla, PV Solar combiner box, DC Voltage power supply control, industrijski strojevi i oprema, te druga polja dc visokonapetostne aplikacije.
Naj najprej govorim o težavah? Dejavniki, ki sodelujejo pri natančnem merjenju električne moči baterije v vozilu, vključujejo:
1. Električni akumulatorski materiali vozila so raznoliki
Natančnost je pomembna značilnost merjenja električnega akumulatorja v vozilu. Napajalni akumulatorski materiali električnih vozil so raznoliki. Vključno z litijevim železovim fosfatom LiFePO4 baterija (rdeča krivulja), litijev kobalt oksid baterija LiCoO2 baterija (modra krivulja) in nove baterije kemičnega materiala, kot so trielementna NMC baterija (črna krivulja). Imajo različne zahteve za merjenje baterijskih goriv. Za litijev železov fosfat LiFePO4 baterije je krivulja praznjenja ravna, in točnost meritve celične napetosti je ključnega pomena. Za preprečevanje prenapolnjevanja in praznjenja je treba baterijske celice hraniti med 20 % in 90 % polne kapacitete. V 85kWh bateriji je zmogljivost, ki jo lahko uporabimo za normalno vožnjo, le 60,9 kWh. Če je napaka pri merjenju 5%, je za nadaljevanje varnega delovanja baterije treba kapaciteto baterije hraniti med 25 % in 85 %. Skupna zmogljivost za izkoriščenost se je zmanjšala s 70 % na 60 %.
Električna baterija akumulatorja na voljo območje moči
2. Okolje uporabe električnih vozil je izredno kruto
Električna vozila lahko gredo v Mohe, da doživijo nizko temperaturo minus 40 stopinj na severu, in lahko gredo na Huoyan Mountain na zahodu, da doživijo opekline minus 50 stopinj. Hkrati so vlažnost, mehanski stres in življenjska doba, ki je dal več kot 15 let, predložili zahteve glede okoljske tolerance za baterije za napajanje, ki se zelo razlikujejo od zahtev baterij za mobilne telefone.
3. Električna baterija za napajanje vozila je baterijski paket z zapleteno strukturo
Električna konstrukcija akumulatorja vozila
Električna baterija za napajanje vozila je sestavljena iz najosnovnejšo baterijsko celico Cell za oblikovanje modula baterije Modul, nato pa modul modul tvori baterijski paket Pack. Mobilni telefon je ena celica. Baterija električnega vozila je sestavljena iz več baterij, povezanih v serijah. Tipičen baterijski paket (s 96 celicami v seriji) bo proizvajal skupno napetost več kot 400 V, ko se napolni pri 4,2 V. Več celic v baterijski embalaži, višja napetost je dosegla. Tokovi polnjenja in praznjenja vseh baterij so enaki, vendar je treba nadzorovati napetost na vsaki bateriji. Za namestitev velikega števila baterij, potrebnih za avtomobilske sisteme z visoko močjo, se več baterij običajno razdeli na več modulov in se namesti v celoten razpoložljiv prostor vozila. Tipičen modul ima 10 do 24 baterij in se lahko sestavi v različnih konfiguracijah, da se prilega več platformam vozil. Modularna zasnova se lahko uporablja kot osnova za velike baterijske pakete. Omogoča, da se komponente baterije postavijo v večje območje in tako učinkovitejše izrabijo prostor.
Vedro učinek baterije
Hkrati, ker je baterija sestavljena iz več celic, najšibkejše celice omejuje učinkovitost celotnega paketa baterij. Znan je tudi kot vedro učinek. Celotna moč je omejena z močjo najšibkejše celice. Preveč polnjenje ali preveč praznjenja bo poškodovalo ustrezne celice.
Izboljšava tehnologije merjenja baterije pomaga pri natančnem merjenju moči električnega vozila
Po pogovoru o težavnosti z izmikanje nivoja baterij električnih vozil, se pogovorimo o rešitvi. Pravzaprav s hitrim izboljšanjem tehnologije merjenja baterij pomaga natančno izmeriti moč baterije električnih vozil. To je tudi prednostna naloga sedanjega razvoja električnih vozil. Ena od temeljnih tehnologij je sistem za upravljanje baterij BMS.
Diagram bloka bloka baterije BMS
Diagram blokov za upravljanje baterij BMS prikazuje tipičen baterijski paket s 96 celicami, razdeljen na 8 modulov, od tega vsak z 12 baterijskih celic. V tem primeru je IC monitor baterije LTC6811, ki lahko meri 12 baterij. IC ima merilno območje baterije od 0 V do 5 V in je primeren za večino aplikacij za kemijo baterij. Več naprav je mogoče povezati v seriji, da hkrati spremljate dolge visokonapetostne baterijske pakete. Naprava vključuje pasivno uravnoteženje vsake celice. Podatki se izmenjujejo na obeh straneh pregrade za izoliranje in jih izdeluje krmilnik sistema, ki je odgovoren za izračun SOC, nadzor stanja baterije, preverjanje SOH in ohranitev celotnega sistema v varnih mejah.
Sistem za upravljanje baterije: popolna signalna veriga
Visoka natančnost merjenja celic razširja razpoložljiv obseg moči
Točnost merjenja napetosti celic in obseg napajanja baterije
Kot "možgani" za baterijo paket, BMS tehnologija upravlja izhodno moč, polnjenje in praznjenje, in zagotavlja točne meritve med delovanjem vozila. Višja natančnost merjenja napetosti baterijskih celic lahko razširi razpon razpoložljive moči baterije. Če je točnost povečana na 1% (za litijev železov fosfat LiFePO4 baterija, je napaka pri merjenju 1 mV enaka napaki SOC 1 %), potem lahko baterija deluje med 21% in 89% polne zmogljivosti, kar pomeni povečanje za 8 %. Z uporabo iste baterije in natančnejšo BMS lahko povečate kilometražo avtomobila na polnjenje.
Vzemite analogne naprave ADI kot primer, BMS baterije upravljanje baterije glavni nadzor IC izdelkov so bili poželjene na četrto generacijo. Napetost in temperatura 12 ali več celičnih kanalov je mogoče spremljati z visoko natančnostjo, ki je boljša od 1,2 mV.
2. Točen referenčni vir Zener za soočanje s hudimi okoljskimi izzivi
↑BMS IC notranji blok diagram
Oblikovalci tokokroga BMS običajno ocenjujejo natančnost tokokroga za merjenje baterije na podlagi specifikacij v podatkovnem listu. Dejansko drugi učinki v aplikacijah v realnem svetu običajno prevladujejo nad napako pri merjenju. Dejavniki, ki vplivajo na natančnost meritev, vključujejo:
Stres pri sestavljanju PCB
Vlažnost
Temperaturni zamah
Dolgoročni zamah
Zvočna tehnologija mora upoštevati vse te dejavnike, da bi zagotovili odlično učinkovitost. Natančnost meritev IC je omejena predvsem z referenčnim sklicem napetosti napetosti. Referenčna napetost je zelo občutljiva na mehanski stres. Toplotno kolesarjenje med spajkanjem PCB lahko ustvari silicon stres. Vlažnost je še en vzrok za silikon stres, saj paket absorbira vlago. Silicon stres se bo s časom sprostil, kar bo vodilo do dolgoročnega zamaha referenčne napetosti.
↑Na natančnost vplivajo stresi pri montaži PCB (zgoraj levo), vlažnost (zgoraj desno), temperaturni zamah (spodaj levo) in dolgoročni zamah (spodaj desno)
Serija LTC68xx uporablja laboratorijski zenerjev referenčni vir referenčne napetosti diode, ki je tehnologija, ki jo je ADI po več kot 30 letih nenehno izboljševati. Zakopane Zener diode postavijo križišče pod silicijevo površino, stran od vpliva kontaminantov in oksidnih plasti. Rezultat tega je, da imajo Zener diode odlično dolgoročno stabilnost, nizek hrup in relativno natančne začetne tolerance. Drift je manjši od 1 mV v celotnem avtomobilskem temperaturnem območju od -40°C do +125°C. Referenčni vir referenčne napetosti Zener diode ima s časom boljšo stabilnost, vsaj 5-krat višjo od referenčnega vira referenčne napetosti pasovne vrzeli. Podobne obremenitve vlage in PCB sklopa kažejo, da je učinkovitost zakopane Zener diode boljša od referenčnega vira napetosti pasovne vrzeli.
3. Celično ravnovesje prekini učinek vedra
↑Pasivni izmerjevalnik baterije z odpornostjo na bleeder
BMS zagotavlja tudi pomembne zaščitne ukrepe za preprečevanje poškodb baterije. Baterijski paket je sestavljen iz več skupin neodvisnih baterijskih celic, ki brezhibno sodelujejo, da bi avtomobilu zagotovili največjo izhodno moč. Če baterijske celice izgubijo ravnovesje, bo nanje vplival stres, kar bo povzročilo prezgodnjo prekinitev polnjenja, kar bo skrajšalo celotno življenjsko dobo baterije.
Zaradi pasivnega izravnavanja je zmogljivost vsake enote baterijskega paketa približno enaka kot najšibkejši enoti. Uporablja razmeroma nizek tok v ciklu polnjenja in porabi majhno količino energije iz visoke SoC baterije, tako da so vse baterijske celice napolnjene do največje soC. To se doseže s stikalom in odpornostjo na bleeder, ki je povezan vzporedno z vsako baterijsko celico. Visoka SoC baterija je izpuščena (v uporu se izpušča moč), zato se polnjenje lahko nadaljuje, dokler se vse baterijske celice ne napolnijo v celoti.
↑Razmerje med razpoložljivo močjo in odpadki električne baterije
Zgoraj izboljšava tehnologije merjenja baterije omogoča natančno merjenje moči električnega vozila z razširitev razpoložljivega razpona moči, točen Zener referenčni vir za obravnavanje ostre okoljske izzive in utesnjevanje celic, da bi prekinili vedro učinek. To je enakovredno minimiziranju pene na vrhu piva, pustiti pristno pijačo po razumni ceni. Bodoča tehnologija baterij za električna vozila bo zagotovo natančnejša in pametnejša. S tem odpravili strah pred kilometrijo in tako potrošnikom omogočili, da lahko potujejo.