Kako koristiti fotospojnicu za izolaciju visokih napona za poboljšanje sigurnosti litijum-jonskih baterija električnih vozila

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - ซัพพลายเออร์สถานีพลังงานแบบพกพา

Trenutno, u upotrebi potpuno električnih ili hibridnih vozila, upravljanje visokonaponskim litijum-jonskim baterijama suočava se sa mnogim izazovima, pored nenadgledanja i ciklusa punjenja i pražnjenja, na osnovu sigurnosnih razmatranja, neophodno je izolovati baterije od obezbeđivanja stotina napona. Ovaj rad posebno razmatra potrebe za praćenjem litijum-jonske baterije i razmatra arhitektonske i nulte komponente koje koriste sistemi za praćenje baterija, digitalni komunikacioni sistemi i izolacioni interfejsi. U sistemu upravljanja, ploča za nadzor baterije koristi dva ključna podsistema za pouzdano praćenje statusa baterije i isporuku digitalnih rezultata glavnom upravljačkom sistemu kojim upravlja kontrolni sistem, kako bi se ovi podsistemi razdvojili u visokonaponskim indukcijskim krugovima baterija i pločama. Komunikacijski uređaj koristi optički izolacijski signalni interfejs kako bi osigurao da visoki napon ne utiče na digitalni podsistem.

Karakteristike litijum-jonske baterije ne odgovaraju složenom elektronskom sistemu električnih vozila u pogledu performansi, sigurnosti i pouzdanosti i ova tačka direktno iz karakteristika litijum-jonske baterije, litijum materijal se prazni, litijum materijal se obično ionizira u grafitnoj anodi, zatim se litij ion pomiče elektrolitom od strane katolita, a proces ponovnog punjenja je u toku i dolazi do celog procesa. litijum jone vraća katoda kroz separator. Performanse i pouzdanost ovog programa hemijskih reakcija kontrolišu se temperaturom i naponom baterije. Na nižoj temperaturi, hemijska reakcija je spora, tako da je napon baterijske jedinice nizak, a brzina reakcije raste sve dok se litij ne povećava kako temperatura raste, brzina reakcije se povećava sve dok litij jonska jedinica počinje da pada, kada temperatura pređe 100°Kada C, elektrolit počne analizirati, oslobađanje plina koje može uzrokovati pritisak ćelija baterije u dizajnu, na visokoj temperaturi, jedinica litijum-jonske baterije može osloboditi kisik zbog analize oksida u suočenju s termičkom izvan kontrole, daljnjim ubrzanim porastom temperature.

Stoga su najbolji radni uslovi za održavanje litijum-jonske baterije ključni zahtev sistema upravljanja baterijom. Kritični izazov pri dizajniranju sistema kontrole i upravljanja je osigurati pouzdano prikupljanje i razlaganje podataka za praćenje statusa litijum-jonskih baterija u automobilu. A ovo je karakterističan problem same litijum-jonske baterije.

U električnom vozilu ChevyVolt, baterija sadrži 288 litijum-jonskih baterija u obliku prizme, podijeljenih u 96 baterijskih paketa, i napaja sistemski napon od 386,6 V DC, koji formira četiri glavne baterije u kombinaciji sa senzorima temperature i rashladnim jedinicama. Modul, linija za osjetljivost napona spojena na svaku grupu baterija je povezana sa svakim baterijskim modulom, a terminal je riješen i spojen na modul sučelja baterije iznad svakog modula baterije preko kombiniranog konektora za senzor napona, 4 pomoću boje.

Navedeni modul interfejsa baterije radi na različitim pozicijama baterijskog paketa, odnosno odgovara niskom, neutralizacionom visokonaponskom opsegu od 4 modula DC napona. Podaci koje dostavlja modul sučelja baterije bit će poslani modulu za kontrolu energije baterije, a zatim će se dostaviti situacija kvara, stanje i dijagnostičke informacije hibridnom kontrolnom modulu kao primarnom kontroleru za dijagnostiku vozila, u bilo kojem trenutku, cijeli sistem će pokrenuti više od 5.000 sistemskih dijagnostika, 85% dijagnostike se fokusira na sigurnost baterije i kontrolu životnog vijeka baterije. Dekompozicija performansi baterije na višeslojnoj ploči počinje u kontrolnom modulu interfejsa baterije koji se koristi u električnim vozilima ChevyVolt, pogledajte SLIKU.

1, posebno suočen s visokim integritetom signala, koristeći četveroslojnu pločicu s dizajnom koja koristi tehnologiju rasporeda tragova, izolacija Kombinacija tehnika i ravni uzemljenja koja pomaže u osiguravanju integriteta signala u izazovnom okruženju, gdje gornji sloj sadrži većinu nultih komponenti, uključujući optičke izolatore, ravni uzemljenja i donji sloj signala, drugi sloj je opskrbljen s višestrukim tragovima signala. sloj, a napajanje i uzemljenje su raspoređeni ispod visokonaponske zone ploče, a treći sloj sadrži signalnu liniju ispod ovih područja, drugu stranu štampane ploče, odnosno četvrti sloj je kao uzemljenje i signalni trag i sadrži neke dodatne nulte komponente. Slika 1: Svaka od četiri ploče upravljačkog modula sučelja baterije u električnom vozilu ChevyVolt sadrži mnoštvo indukcijskih i CAN komunikacijskih kola, i izoluje rubove fotospojnice komunikacijskog podsistema. Izolacija signala U korištenju električnih vozila, komunikacija i kontrola su crimp vozila, kao što je ChevyVolt, koristeći višestruku mrežnu izolaciju i zaštitu nezavisnog podsistema, koristeći složeni algoritam za upravljanje nezavisnim grupama litijum-jonskih baterija i nadgledanje posebnog kontrolnog modula sučelja baterije. Interfejs sabirnice i signal kvara visokog napona, dok sigurnost i pouzdanost sistema također oslobađaju sigurnosnu izolaciju mreže CAN sabirnice i visokonaponskog senzorskog kola, iako se izolacija može implementirati korištenjem raznih metoda i nultih komponenti, ali zahtjevno okruženje i višestruki sigurnosni propisi zahtijevaju da optoelektronski spojnik bude poželjna upotreba ovog tipa.

Metoda. Fotospojnik pruža mogućnosti suzbijanja buke sa visokim koeficijentom i u osnovi je poboljšana električna buka kao što su EMC i EMI u automobilskoj industriji, osim toga, visinska izolacija ovog tipa napajanja uređaja povezana je sa dugotrajnim pritiskom na jednosmjerni napon baterije okrenutog prema bateriji. A brza prelazna promjena visokog napona u sondi, priključak za punjenje i uklanjanje i DC-DC konverzija su od ključne važnosti.

Prilikom odabira ove ključne nulte komponente, kritizirani zahtjevi automobila uključuju odgovarajuće specifikacije paketa i radnog napona, iako su specifikacije performansi kao što su brzina, brzina podataka i potrošnja energije još uvijek stroge, ali se EMI uzima u obzir za brzi prekidač i promjenu velike struje. Potražnja za ultra-brzinim uređajima će biti ograničena, čime će se poboljšati zahtjevi za višim fleksibilnostima za podešavanje brzine kompresijskih talasa i ograničenja performansi EMI talasa. Kako bi ispunio stroge zahtjeve okruženja za korištenje automobila, AVAGO isporučuje višestruke serije proizvoda foto-spojnika, koji se mogu koristiti na naponskoj indukciji baterijskog paketa, što dovodi interfejs za komunikaciju podataka i drugu sigurnosnu izolaciju, Tabela 1 Nabavka u skladu sa različitim proizvodima Optocoupler za upotrebu u automobilima. Tabela 1: Različiti fotoprovodnici pogodni za primjere foto-spojnika u automobilu, AVAGO-ov ACPL-M43T fotospojnik isporučuje sklopnu ploču modula za upravljanje sučeljem baterije koja se odvaja, kao član serije Avagor2Coupler, ACPL-M43T je kompaktni 5-pinski SO-5-kanalni digitalni opcioni paket pogodan za jednostruki opcioni sklop za površinsku montažu.

Osim jačanja izolacijskih mogućnosti, Avago R2Coupler proizvodi koriste dvostruku liniju za poboljšanje ključnih funkcionalnih veza, kao što je prikazano na slici 2. Osim toga, zaptivni fotospojnik pokazuje veću pouzdanost i širi raspon radnih temperatura, što uvelike premašuje proizvod fotospojnika koji koristi LED diode potrošačke klase. Posebno dizajnirani za upotrebu u automobilima, AVAGO proizvodi koriste LED diode na nivou automobila, proizvedene po sistemu kvaliteta ISO / TS16949 i usklađene su sa AEC-Q100 specifikacijama.

Slika 2: Avago koristi dvožilnu ojačanu funkciju ključa sa ACPL-M43T fotokondenzorskim proizvodima. (Istaknuto na slici) Ovaj uređaj je idealan za potrebe baterije za električna vozila. Napajanje uključuje kontinuirani radni napon od 567V, maksimalni prelazni prenapon od 6000V, puznu stazu od 5 mm i električni razmak od 5 mm, itd.

, kada je 10mA ulaz u struju, bilo da postoji logički izlaz visokog ili niskog nivoa koji ima trenutne smetnje od 30 kV / s zajedničkog moda, to može smanjiti mogućnost promjena u drugim sistemima automobila u CAN dalekovodnoj mreži.