Hvordan man bruger fotokobler til at isolere højspændinger for at forbedre sikkerheden ved lithium-ion batteripakker til elektriske køretøjer

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Proveïdor de centrals portàtils

På nuværende tidspunkt står håndteringen af ​​højspændings lithium-ion batteripakker i brugen af ​​helt elektriske eller hybride køretøjer over for mange udfordringer, ud over ikke-overvågning og opladnings- og afladningscyklusser, baseret på sikkerhedsmæssige overvejelser, er det nødvendigt at isolere batteripakker fra at levere hundredvis af spændinger. Dette papir diskuterer specielt overvågningsbehovene for lithium-ion-batterier og diskuterer arkitektoniske og nulkomponenter, der bruges af batteriovervågningssystemer, digitale kommunikationssystemer og isolationsgrænseflader. I styringssystemet bruger batteriovervågningskortet to nøgleundersystemer til pålideligt at overvåge batteristatus og levere digitale resultater til hovedkontrolsystemet, der drives af kontrolsystemet, for at adskille disse undersystemer, i højspændingsbatteriinduktionskredsløb og -kort Kommunikationsenheden bruger en optisk isolationssignalgrænseflade for at sikre, at højspændingen ikke påvirker det digitale undersystem.

Lithium-ion-batteriets egenskaber matcher ikke det komplekse elektroniske system i elektriske køretøjer med hensyn til ydeevne, sikkerhed og pålidelighed, og dette punkt lige fra lithium-ion-batteriets egenskaber, lithium-materialet aflades, lithium-materialet ioniseres normalt i grafit-anoden, så disse Lithium-ion flyttes af elektrolytten ved hjælp af hele elektrolytten, og i genopladningsprocessen, er det for at nå frem til elektrolytten. og lithiumionerne bringes tilbage af katoden gennem separatoren. Ydeevnen og pålideligheden af ​​dette kemiske reaktionsprogram styres af batterienhedens temperatur og spænding. Ved en lavere temperatur er den kemiske reaktion langsom, således at spændingen i batterienheden er lav, og reaktionshastigheden stiger indtil lithium som temperaturen stiger, reaktionshastigheden stiger indtil lithium Ionenheden begynder at gå ned, når temperaturen overstiger 100°Når C, elektrolytten begynder at analysere, frigivelsen af ​​gas, der kan forårsage trykket af battericellerne i designet, ved en høj temperatur, kan lithium-ion-batterienheden frigive oxygen på grund af oxidanalyse i lyset af termisk ude af kontrol, yderligere Accelereret temperaturstigning.

Derfor er de bedste driftsbetingelser for vedligeholdelse af lithium-ion-batteriet et nøglekrav til batteristyringssystemet. Den kritiske udfordring ved design af kontrol- og styringssystemer er at sikre pålidelig dataindsamling og nedbrydning for at overvåge status for lithium-ion-batterier i bilen. Og dette er det karakteristiske problem med selve lithium-ion-batteriet.

I det elektriske ChevyVolt-køretøj indeholder batteripakken 288 prismeformede lithium-ion-batterier, opdelt i 96 batteripakker, og leverer 386,6V DC-systemspændinger, som danner fire hovedbatterier i forbindelse med temperatursensorer og køleenheder. Modul, spændingsfølerledningen forbundet til hver batterigruppe er forbundet til hvert batterimodul, og terminalen er løst og forbundet til batterigrænseflademodulet over hvert batterimodul gennem den kombinerede spændingsfølende strålekonnektor, 4 ved hjælp af farve.

Det angivne batteriinterfacemodul fungerer ved forskellige positioner af batteripakken, henholdsvis svarer til det lave, neutraliserende højspændingsområde på 4 modulers DC-spændingsforskydninger. De data, der leveres af batterigrænseflademodulet, vil blive sendt til batterienergistyringsmodulet, og derefter leveret fejlsituationen, tilstanden og diagnosticeringsoplysningerne til et hybridkontrolmodul som en diagnostisk primær controller til køretøjer, til enhver tid vil hele systemet køre mere end 5.000 systemdiagnostik, 85 % diagnosticering fokuserer på batteripakkens sikkerhed, andet som målbatteriets ydeevne og levetidskontrol. Nedbrydningen af ​​flerlags kredsløbsbatteriets ydeevne begynder i batterigrænsefladekontrolmodulet, der bruges i ChevyVolt elektriske køretøjer, se venligst FIG.

1, specifikt over for høj signalintegritet, ved hjælp af et fire-lags design kredsløbskort ved hjælp af en trace layout teknologi, isolation Kombinationen af ​​teknikker og jordplaner for at hjælpe med at sikre, at signalintegriteten i det udfordrende miljø, hvor det øverste lag indeholder de fleste af nulkomponenterne, inklusive optiske isolatorer, jordplaner og huller til det nederste lag, forsyner det andet lag med flere kanaler til det nederste lag. og strømforsyningen og jordplanet er fordelt under højspændingszonen på printkortet, og det tredje lag indeholder signallinjen under disse områder, den anden side af printpladen, det vil sige Det fjerde lag er som et jordplan og signalspor og indeholder nogle ekstra nulkomponenter. Figur 1: Hvert af de fire batterigrænseflade-kontrolmodul-kredsløb i ChevyVolt-elbilen indeholder en flerhed af induktionskredsløb og CAN-kommunikationskredsløb og isolerer fotokoblerens kanter på kommunikationsundersystemet. Signalisolering Ved brug af elektriske køretøjer er kommunikation og kontrol en krympning af køretøjet, såsom ChevyVolt, ved hjælp af multiple netværksisolering og beskyttelse af det uafhængige delsystem, ved hjælp af kompleks algoritme til at styre uafhængige lithium-ion-batterigrupper og overvåge specielt batterigrænsefladekontrolmodul Batteripakken i hvert induceret styresystem, men nøgledataene som et overordnet batteristyringsnetværk er indeholdt i CAN eller controllerens lokale netværk (CAN eller controllerens lokale netværk). et højspændingsfejlsignal, mens systemets sikkerhed og pålidelighed også frigiver sikkerhedsisoleringen af ​​CAN-bus-netværket og højspændingsregistreringskredsløbet, selvom isolationen kan implementeres ved hjælp af en række forskellige metoder og nul komponenter, men det krævende miljø og flere sikkerhedsforskrifter kræver, at den optoelektroniske kobler er den foretrukne anvendelse af denne type.

Metode. Fotokobleren leverer højkoefficient støjdæmpningsevner, og er grundlæggende stærkt elektriske støjforbedringer såsom EMC og EMI i bilindustrien, desuden er højdeisoleringen af ​​denne type enhedsforsyning relateret til det langsigtede vendte batteripakke DC spændingstryk. Og den hurtige højspændingstransiente ændring i sonden, opladningsforbindelse og fjernelse og DC-DC-konvertering er afgørende for.

Når du vælger denne nøglenul-komponent, inkluderer de kritiserede krav til bilen passende pakke- og driftsspændingsspecifikationer, selvom ydeevnespecifikationerne såsom hastighed, datahastighed og strømforbrug stadig er stramme, men EMI betragtes som den hurtige switch og høje strømændring. For at imødekomme de strenge krav i bilbrugsmiljøet, leverer AVAGO flere serier af fotokoblerprodukter, som kan bruges på batteripakkens spændingsinduktion, hvilket bringer datakommunikationsgrænsefladen og anden sikkerhedsisolering, Tabel 1 Forsyning på linje med forskellige optokoblerprodukter til bilbrug. Tabel 1: Forskellige fotoledere, der er egnede til eksempler på fotokoblere til biler, AVAGO&39;s ACPL-M43T fotokobler leverer batterigrænsefladekontrolmodulets kredsløb, der skal adskilles, som medlem af Avagor2Coupler-serien, er ACPL-M43T en kompakt 5-benet SO-5JEDEC-pakke, velegnet til overflademonteret digitalt optokobler-kanals enkeltkanal.

Ud over at styrke isoleringsevnerne bruger Avagos R2Coupler-produkter dobbelt-line til at forbedre nøglefunktionelle forbindelser, som vist i figur 2. Derudover udviser den forseglede fotokobler stærkere pålidelighed og bredere driftstemperaturområde, som i høj grad overstiger fotokoblerproduktet ved brug af LED&39;er i forbrugerkvalitet. Specielt designet til bilbrug, AVAGO&39;s produkter bruger bilniveau LED&39;er, fremstillet af ISO / TS16949 kvalitetssystemet og overholder AEC-Q100 specifikationerne.

Figur 2: Avago bruger to-leder forstærket nøglefunktionsforbindelse med ACPL-M43T fotokondensorprodukter. (Højdepunkter i figuren) Denne enhed er ideel til elbilbatterier. Forsyningen inkluderer 567V fortsat arbejdsspænding, 6000V maksimal transient overspænding, 5MM krybeafstand og 5mm elektrisk spillerum osv.

, når 10mA er input til strømmen, uanset om der er en logisk høj- eller lavniveauudgang med 30 kV/s common-mode øjeblikkelig forstyrrelse, kan det reducere chancen for ændringer i andre bilsystemer i CAN transmissionslinjenetværket.