نحوه استفاده از فتوکوپلر برای جداسازی ولتاژهای بالا برای بهبود ایمنی بسته باتری لیتیوم یون خودروهای الکتریکی

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Προμηθευτής φορητών σταθμών παραγωγής ενέργειας

در حال حاضر در استفاده از خودروهای تمام برقی یا هیبریدی، مدیریت بسته های باتری لیتیوم یون فشار قوی با چالش های زیادی مواجه است که علاوه بر عدم نظارت و چرخه شارژ و دشارژ، بر اساس ملاحظات ایمنی، جداسازی بسته های باتری از تامین صدها ولتاژ ضروری است. این مقاله به ویژه نیازهای نظارتی باتری لیتیوم یونی را مورد بحث قرار می دهد و اجزای معماری و صفر مورد استفاده توسط سیستم های نظارت باتری، سیستم های ارتباط دیجیتال و رابط های جداسازی را مورد بحث قرار می دهد. در سیستم مدیریت، برد مانیتورینگ باتری از دو زیرسیستم کلیدی برای نظارت مطمئن بر وضعیت باتری و ارائه نتایج دیجیتال به سیستم کنترل اصلی که توسط سیستم کنترل استفاده می‌شود، استفاده می‌کند تا این زیرسیستم‌ها را در مدارها و بردهای القایی باتری با ولتاژ بالا جدا کند.

ویژگی‌های باتری لیتیوم یونی از نظر عملکرد، ایمنی و الزامات قابلیت اطمینان با سیستم الکترونیکی پیچیده خودروهای الکتریکی مطابقت ندارد و این نکته مستقیماً از ویژگی‌های باتری لیتیوم یونی است، ماده لیتیوم تخلیه می‌شود، ماده لیتیوم معمولاً در آند گرافیت یونیزه می‌شود، سپس این یون لیتیوم توسط الکترولیت توسط الکترولیت حرکت داده می‌شود و در کل فرآیند الکترولیت برای رسیدن به کل الکترولیت به کل شارژ می‌شود. یون های لیتیوم توسط کاتد از طریق جداکننده بازگردانده می شوند. عملکرد و قابلیت اطمینان این برنامه واکنش شیمیایی توسط دما و ولتاژ واحد باتری کنترل می شود. در دمای پایین تر، واکنش شیمیایی کند است، به طوری که ولتاژ واحد باتری کم است، و سرعت واکنش تا زمانی افزایش می یابد که لیتیوم با افزایش دما، سرعت واکنش افزایش می یابد تا زمانی که لیتیوم واحد یون شروع به سقوط می کند، زمانی که دما از آن فراتر رفت. 100°هنگامی که C، الکترولیت شروع به تجزیه و تحلیل می کند، انتشار گازی که ممکن است باعث فشار سلول های باتری در طراحی شود، در دمای بالا، واحد باتری لیتیوم یونی ممکن است به دلیل آنالیز اکسید در مواجهه با حرارت خارج از کنترل، اکسیژن آزاد کند، افزایش دمای تسریع بیشتر.

بنابراین، بهترین شرایط عملیاتی برای نگهداری باتری لیتیوم یونی یکی از نیازهای کلیدی سیستم مدیریت باتری است. چالش حیاتی هنگام طراحی سیستم های کنترل و مدیریت، اطمینان از جمع آوری و تجزیه داده های قابل اعتماد برای نظارت بر وضعیت باتری های لیتیوم یون در خودرو است. و این مشکل مشخصه خود باتری لیتیوم یونی است.

در خودروی الکتریکی ChevyVolt، بسته باتری شامل 288 باتری لیتیوم یون منشوری است که به 96 بسته باتری تقسیم شده است و ولتاژ سیستم 386.6 ولت DC را تامین می کند که چهار باتری اصلی را در ارتباط با سنسورهای دما و واحدهای خنک کننده تشکیل می دهد. ماژول، خط سنجش ولتاژ متصل به هر گروه باتری به هر ماژول باتری متصل می شود و ترمینال حل شده و از طریق کانکتور ترکیبی پرتو حسگر ولتاژ، 4 با استفاده از رنگ، به ماژول رابط باتری بالای هر ماژول باتری متصل می شود.

ماژول رابط باتری نشان‌داده‌شده در موقعیت‌های مختلف بسته باتری کار می‌کند، به‌ترتیب مربوط به محدوده ولتاژ پایین و خنثی‌سازی بالای 4 ماژول ولتاژ DC است. داده‌های ارائه‌شده توسط ماژول رابط باتری به ماژول کنترل انرژی باتری ارسال می‌شود، سپس وضعیت خطا، وضعیت و اطلاعات عیب‌یابی به یک ماژول کنترل هیبریدی به عنوان کنترل‌کننده اولیه عیب‌یابی خودرو ارائه می‌شود، در هر زمان، کل سیستم بیش از 5000 عیب‌یابی سیستم را اجرا می‌کند، 85٪ تشخیصی بر روی امنیت بسته تمرکز می‌کند و عملکرد باتری را هدف دیگر قرار می‌دهد. تجزیه عملکرد باتری برد مدار چندلایه در ماژول کنترل رابط باتری مورد استفاده در خودروهای الکتریکی ChevyVolt آغاز می شود، لطفاً به شکل مراجعه کنید.

1، به طور خاص مواجه با یکپارچگی سیگنال بالا، با استفاده از یک برد مدار طراحی چهار لایه با استفاده از فناوری طرح‌بندی ردیابی، ایزوله ترکیبی از تکنیک‌ها و سطوح زمین برای کمک به اطمینان از یکپارچگی سیگنال در محیط چالش‌برانگیز، جایی که بالاترین لایه حاوی اکثر اجزای صفر است، از جمله جداکننده‌های نوری، صفحات زمینی با لایه‌های ردیابی متعدد، و از طریق لایه‌های ردپای سیگنال، یکپارچگی سیگنال را تضمین می‌کند. لایه دوم و منبع تغذیه و صفحه زمین در زیر ناحیه ولتاژ بالای برد مدار توزیع شده اند و لایه سوم شامل خط سیگنال در زیر این نواحی است، طرف دیگر برد مدار چاپی یعنی لایه چهارم به صورت صفحه زمین و رد سیگنال است و حاوی برخی اجزای صفر اضافی است. شکل 1: هر یک از چهار برد مدار ماژول کنترل رابط باتری در خودروی الکتریکی ChevyVolt شامل مدارهای القایی متعدد و مدارهای ارتباطی CAN است و لبه های فوتوکوپلر زیرسیستم ارتباطی را ایزوله می کند. جداسازی سیگنال در استفاده از وسایل نقلیه الکتریکی، ارتباطات و کنترل یک انقباض خودرو است، مانند ChevyVolt، با استفاده از ایزولاسیون شبکه چندگانه و محافظت از زیرسیستم مستقل، استفاده از الگوریتم پیچیده برای مدیریت گروه‌های باتری لیتیوم یون مستقل و نظارت بر ماژول کنترل رابط ویژه باتری بسته باتری در هر زیرسیستم القایی، اما داده‌های کلیدی به عنوان یک منطقه مدیریت باتری در کل کنترل می‌شود. رابط سیگنال باس ControlraneNetWork و یک سیگنال خطای ولتاژ بالا، در حالی که امنیت و قابلیت اطمینان سیستم نیز جداسازی ایمنی شبکه باس CAN و مدار سنجش ولتاژ بالا را از بین می‌برد، اگرچه جداسازی را می‌توان با استفاده از انواع روش‌ها و اجزای صفر پیاده‌سازی کرد، اما محیط سخت و مقررات ایمنی چندگانه نیازمند استفاده از نوع optoelec است.

روش. فتوکوپلر قابلیت سرکوب نویز با ضریب بالا را فراهم می کند و اساساً نویز بسیار الکتریکی مانند EMC و EMI در خودرو را بهبود می بخشد، علاوه بر این، ایزوله ارتفاع این نوع منبع تغذیه مربوط به فشار ولتاژ DC بسته باتری درازمدت است. و تغییر سریع گذرا ولتاژ بالا در پروب، اتصال شارژ، و حذف، و تبدیل DC-DC بسیار مهم است.

هنگام انتخاب این جزء کلیدی صفر، الزامات مورد انتقاد خودرو شامل مشخصات پکیج مناسب و ولتاژ عملیاتی است، اگرچه مشخصات عملکرد مانند سرعت، نرخ داده و مصرف برق همچنان محدود است، اما EMI برای سوئیچ سریع و تغییر جریان بالا در نظر گرفته می‌شود. تقاضا برای دستگاه‌های فوق‌سرعت محدود می‌شود و در نتیجه به بهبود انعطاف‌پذیری بالاتر الزامات برای تنظیم عملکرد و تراکم waMI تبدیل می‌شود. به منظور برآورده کردن الزامات سختگیرانه محیط استفاده از خودرو، AVAGO سری های متعددی از محصولات فتوکوپلر را عرضه می کند که می توانند در القای ولتاژ بسته باتری استفاده شوند، که رابط ارتباطی داده ها و سایر ایزوله های ایمنی، جدول 1 تامین را در راستای محصولات مختلف Optocoupler برای استفاده خودروها به ارمغان می آورد. جدول 1: رساناهای مختلف نوری مناسب برای نمونه‌های فتوکوپلر خودرو، فتوکوپلر ACPL-M43T AVAGO، برد مدار ماژول کنترل رابط باتری را برای جداسازی تامین می‌کند، به عنوان عضوی از سری Avagor2Coupler، ACPL-M43T یک 5 پین جمع‌وجور SO-5 پین SO-5JEDEC.

محصولات R2Coupler آواگو علاوه بر تقویت قابلیت‌های عایق، از دو خط برای تقویت اتصالات عملکردی کلیدی استفاده می‌کنند، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. علاوه بر این، فتوکوپلر آب‌بندی قابلیت اطمینان قوی‌تر و محدوده دمای عملیاتی گسترده‌تری را نشان می‌دهد، که بسیار فراتر از محصول فوتوکوپلر با استفاده از LED درجه مصرف‌کننده است. محصولات AVAGO که مخصوص استفاده در خودرو طراحی شده اند، از LED های سطح خودرو استفاده می کنند که توسط سیستم کیفیت ISO / TS16949 ساخته شده اند و با مشخصات AEC-Q100 مطابقت دارند.

شکل 2: Avago از اتصال عملکرد کلید دو سیمه تقویت شده با محصولات فوتوکاندانسور ACPL-M43T استفاده می کند. (نقاط برجسته در شکل) این دستگاه برای نیازهای بسته باتری خودروهای الکتریکی ایده آل است. منبع تغذیه شامل ولتاژ کار ادامه دار 567 ولت، اضافه ولتاژ گذرا حداکثر 6000 ولت، فاصله خزش 5 میلی متر و فاصله الکتریکی 5 میلی متر و غیره است.

هنگامی که 10 میلی آمپر به جریان وارد می شود، چه خروجی منطقی سطح بالا یا پایین با اختلال لحظه ای حالت مشترک 30 کیلوولت بر ثانیه وجود داشته باشد، می تواند احتمال تغییرات در سایر سیستم های خودرو را در شبکه خط انتقال CAN کاهش دهد.