Perché' t la nuova batteria del veicolo energetico può visualizzare accuratamente la potenza rimanente?
Con il rapido sviluppo dei veicoli elettrici, i consumatori hanno iniziato a prestare grande attenzione alla gamma di veicoli elettrici. Alcuni utenti hanno persino ansia da chilometraggio, per paura di un fenomeno simile allo spegnimento improvviso della batteria di un telefono cellulare quando si esaurisce. Oggi, parliamo in dettaglio delle difficoltà e dei metodi di gestione della misurazione accurata della potenza della batteria dell'auto.
Difficoltà nella misurazione del livello della batteria dei veicoli elettrici
Produttore di fusibili Dissmann, con 20 anni' esperienza, per maggiori informazioni. contattaci tramite e-mail: anna@delfuse.com o WhatsApp: +86 18813915908
I fusibili Dissmann sono ampiamente utilizzati nei veicoli elettrici, benzina ibrida e veicoli a celle a combustibile e nelle sue parti chiave (PACK / PDU / BDU / MSD / elettrico / connettore ad alta pressione, ecc.), Caricatore EV / sistema / modulo di ricarica EV, l'alimentazione sistema di generazione, alimentazione di comunicazione 5G, alimentazione del server cloud, accumulo di energia, AGV (sposta per inviare veicoli senza pilota), auto turistica dell'area panoramica, macchina da golf, assistenza sanitaria, passeggiate, attrezzature e macchinari da costruzione, sistema di riscaldamento a terra, fotovoltaico Combinatore solare, controllo dell'alimentazione in tensione CC, macchinari e attrezzature industriali e altre aree dei campi di applicazione dell'alta tensione CC.
Fammi parlare prima delle difficoltà? I fattori coinvolti nella misurazione accurata della potenza della batteria del veicolo elettrico includono:
1. I materiali delle batterie per veicoli elettrici sono diversi
La precisione è una caratteristica importante della misurazione del carburante delle batterie dei veicoli elettrici. I materiali delle batterie di alimentazione dei veicoli elettrici sono diversi. Comprese la batteria al litio ferro fosfato LiFePO4 (curva rossa), batteria al litio cobalto ossido LiCoO2 (curva blu) e nuove batterie per materiali chimici come la batteria NMC a tre elementi (curva nera). Hanno requisiti diversi per la misurazione del carburante della batteria. Per le batterie al litio ferro fosfato LiFePO4, la curva di scarica è piatta e l'accuratezza della misurazione della tensione delle celle è fondamentale. Per evitare il sovraccarico e lo scaricamento, le celle della batteria devono essere mantenute tra il 20% e il 90% della piena capacità. Nella batteria da 85 kWh, la capacità che può essere utilizzata per la guida normale è di soli 60,9 kWh. Se l'errore di misurazione è del 5%, per continuare il funzionamento sicuro della batteria, la capacità della batteria deve essere mantenuta tra il 25% e l'85%. La capacità utilizzabile totale è stata ridotta dal 70% al 60%.
Gamma di potenza disponibile sicura della batteria di alimentazione del veicolo elettrico
2. L'ambiente di utilizzo dei veicoli elettrici è estremamente duro
I veicoli elettrici possono andare a Mohe per sperimentare una bassa temperatura di meno 40 gradi a nord e possono andare a Huoyan Mountain a ovest per sperimentare una bruciatura di meno 50 gradi. Allo stesso tempo, l'umidità, lo stress meccanico e una vita utile di oltre 15 anni pongono requisiti di tolleranza ambientale per le batterie di alimentazione che sono molto diversi da quelli delle batterie dei telefoni cellulari.
3. La batteria di alimentazione del veicolo elettrico è un pacco batteria con una struttura complicata
Struttura del pacco batterie del veicolo elettrico
La batteria di alimentazione del veicolo elettrico è composta dalla cella della batteria più elementare Cella per formare un modulo modulo batteria, quindi il modulo modulo forma un pacco batteria. Il telefono cellulare è una singola cella. Una batteria di un veicolo elettrico è composta da più batterie collegate in serie. Un tipico pacco batteria (con 96 celle in serie) produrrà una tensione totale di oltre 400 V quando caricato a 4,2 V. Più celle nel pacco batteria, maggiore è la tensione raggiunta. Le correnti di carica e scarica di tutte le batterie sono le stesse, ma la tensione su ciascuna batteria deve essere monitorata. Al fine di accogliere il gran numero di batterie richieste per i sistemi automobilistici ad alta potenza, più batterie sono solitamente suddivise in più moduli e collocate nell'intero spazio disponibile del veicolo. Un modulo tipico ha da 10 a 24 batterie e può essere assemblato in diverse configurazioni per adattarsi a più piattaforme di veicoli. Il design modulare può essere utilizzato come base per pacchi batteria di grandi dimensioni. Consente di posizionare i componenti della batteria in un'area più ampia, sfruttando in tal modo lo spazio in modo più efficiente.
Effetto secchio della batteria
Allo stesso tempo, poiché la batteria di alimentazione è composta da più celle, la cella più debole limita le prestazioni dell'intero pacco batteria. È anche noto come effetto secchio. La potenza complessiva è limitata dalla potenza della cella più debole. Il sovraccarico o lo scaricamento eccessivo danneggeranno le celle corrispondenti.
Il miglioramento della tecnologia di misurazione della batteria consente una misurazione accurata della potenza della batteria del veicolo elettrico
Dopo aver parlato della difficoltà di misurare il livello della batteria dei veicoli elettrici, lasciamo che&parli della soluzione. In effetti, con il rapido miglioramento della tecnologia di misurazione della batteria, sta aiutando a misurare con precisione la potenza della batteria dei veicoli elettrici. Questa è anche la massima priorità dell'attuale sviluppo dei veicoli elettrici. Una delle tecnologie principali è il sistema di gestione della batteria BMS.
Schema a blocchi dell'applicazione BMS del sistema di gestione della batteria
Lo schema a blocchi dell'applicazione BMS del sistema di gestione della batteria mostra un tipico pacco batteria con 96 celle, suddiviso in 8 moduli, ciascuno con 12 celle della batteria. In questo esempio, il circuito integrato di monitoraggio della batteria è l'LTC6811 in grado di misurare 12 batterie. L'IC ha un intervallo di misurazione della batteria da 0 V a 5 V ed è adatto per la maggior parte delle applicazioni chimiche delle batterie. È possibile collegare più dispositivi in serie per monitorare contemporaneamente lunghi pacchi batteria ad alta tensione. Il dispositivo include il bilanciamento passivo di ogni cella. I dati vengono scambiati su entrambi i lati della barriera di isolamento e compilati dal controller di sistema, che è responsabile del calcolo dello SOC, del controllo del bilanciamento della batteria, del controllo del SOH e del mantenimento dell'intero sistema entro limiti di sicurezza.
Sistema di gestione della batteria: catena del segnale completa
L'elevata precisione di misurazione delle celle amplia la gamma di potenza disponibile
Precisione della misurazione della tensione della cella e intervallo di potenza della batteria
Come" cervello" dietro il pacco batteria, la tecnologia BMS gestisce la potenza, la carica e la scarica e fornisce misurazioni accurate durante il funzionamento del veicolo. Una maggiore precisione di misurazione della tensione delle celle della batteria può espandere la gamma di potenza disponibile della batteria. Se la precisione viene aumentata all'1% (per una batteria al litio ferro fosfato LiFePO4, un errore di misurazione di 1 mV equivale a un errore SOC dell'1%), la batteria può funzionare tra il 21% e l'89% della piena capacità, un aumento dell'8%. Utilizzando la stessa batteria e un BMS più preciso è possibile aumentare il chilometraggio dell'auto per carica.
Prendiamo ad esempio ADI di Analog Devices, i prodotti IC di monitoraggio principale della batteria del sistema di gestione della batteria BMS sono stati iterati alla quarta generazione. La tensione e la temperatura di 12 o più canali delle celle possono essere monitorate con alta precisione con un'accuratezza migliore di 1,2 mV.
2. Fonte di riferimento Zener accurata per far fronte alle difficili sfide ambientali
↑ Schema a blocchi interno del BMS IC
I progettisti di circuiti BMS di solito stimano la precisione dei circuiti di misurazione della batteria in base alle specifiche nella scheda tecnica. In effetti, altri effetti nelle applicazioni del mondo reale di solito dominano l'errore di misurazione. I fattori che influenzano l'accuratezza della misurazione includono:
Stress di assemblaggio PCB
umidità
Deriva di temperatura
Deriva a lungo termine
Una buona tecnologia deve considerare tutti questi fattori per fornire prestazioni eccellenti. La precisione di misurazione dell'IC è limitata principalmente dal riferimento di tensione della tensione di riferimento. La tensione di riferimento è molto sensibile alle sollecitazioni meccaniche. Il ciclo termico durante la saldatura del PCB può generare stress al silicio. L'umidità è un'altra causa di stress da silicio, perché la confezione assorbe l'umidità. Lo stress del silicio si attenuerà nel tempo, portando a una deriva a lungo termine della tensione di riferimento.
↑ La precisione è influenzata dalla sollecitazione dell'assieme PCB (in alto a sinistra), dall'umidità (in alto a destra), dalla deriva della temperatura (in basso a sinistra) e dalla deriva a lungo termine (in basso a destra)
La serie LTC68xx utilizza una sorgente di tensione di riferimento a diodi Zener da laboratorio, una tecnologia che ADI ha continuamente migliorato dopo oltre 30 anni. I diodi Zener sepolti posizionano la giunzione sotto la superficie del silicio, lontano dall'influenza di contaminanti e strati di ossido. Il risultato è che i diodi Zener hanno un'eccellente stabilità a lungo termine, bassa rumorosità e tolleranze iniziali relativamente accurate. La deriva è inferiore a 1 mV nell'intero intervallo di temperatura del settore automobilistico da -40 ° C a +125 ° C. Nel tempo, la sorgente di tensione di riferimento del diodo Zener ha una migliore stabilità, almeno 5 volte superiore alla sorgente di tensione di riferimento di band gap. Simili prove di stress sull'assemblaggio di PCB e umidità mostrano che le prestazioni del diodo Zener sepolto sono migliori della sorgente di tensione di riferimento band gap.
3. Il bilancio cellulare rompe l'effetto secchio
↑ Bilanciatore passivo della batteria con resistenza allo sfiato
BMS fornisce anche importanti misure di protezione per prevenire danni alla batteria. Il pacco batteria è composto da più gruppi di celle batteria indipendenti, che cooperano perfettamente per fornire all'auto la massima potenza. Se le celle della batteria perdono l'equilibrio, saranno influenzate dallo stress, portando all'interruzione prematura della carica, che ridurrà la durata complessiva della batteria.
Il bilanciamento passivo rende la capacità di ciascuna unità del pacco batteria approssimativamente uguale a quella dell'unità più debole. Utilizza una corrente relativamente bassa durante il ciclo di carica e consuma una piccola quantità di energia da una batteria SoC alta, in modo che tutte le celle della batteria siano caricate al loro SoC massimo. Ciò si ottiene tramite un interruttore e una resistenza di sfiato collegati in parallelo con ciascuna cella della batteria. La batteria ad alto SoC viene scaricata (la potenza viene dissipata nella resistenza), quindi la carica può continuare fino a quando tutte le celle della batteria non sono completamente cariche.
↑ La relazione tra la potenza disponibile e lo spreco di energia della batteria
Sopra, il miglioramento della tecnologia di misurazione della batteria facilita la misurazione accurata della potenza della batteria del veicolo elettrico ampliando la gamma di potenza disponibile, una fonte di riferimento Zener accurata per affrontare le sfide ambientali difficili e il bilanciamento delle celle per rompere l'effetto secchio. Equivale a ridurre al minimo la schiuma sulla parte superiore della birra, lasciando una bevanda genuina a un prezzo ragionevole. La futura tecnologia delle batterie dei veicoli elettrici sarà sicuramente più precisa e intelligente. Eliminando così l'ansia da chilometraggio di&dell'utente, consentendo ai consumatori di viaggiare a proprio agio.