ઇલેક્ટ્રિક વાહનોના લિથિયમ-આયન બેટરી પેકની સલામતી સુધારવા માટે ઉચ્ચ વોલ્ટેજને અલગ કરવા માટે ફોટોકપ્લરનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવો

Аўтар: Iflowpower - Cyflenwr Gorsaf Bŵer Cludadwy

હાલમાં, ઓલ-ઇલેક્ટ્રિક અથવા હાઇબ્રિડ વાહનોના ઉપયોગમાં, ઉચ્ચ વોલ્ટેજ લિથિયમ-આયન બેટરી પેકના સંચાલનમાં ઘણા પડકારોનો સામનો કરવો પડે છે, સલામતીના વિચારણાઓના આધારે, બિન-નિરીક્ષણ અને ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ ચક્ર ઉપરાંત, બેટરી પેકને સેંકડો વોલ્ટેજ પ્રદાન કરવાથી અલગ કરવા જરૂરી છે. આ પેપર ખાસ કરીને લિથિયમ આયન બેટરીની દેખરેખ જરૂરિયાતોની ચર્ચા કરે છે, અને બેટરી મોનિટરિંગ સિસ્ટમ્સ, ડિજિટલ કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સ અને આઇસોલેશન ઇન્ટરફેસ દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતા આર્કિટેક્ચરલ અને શૂન્ય ઘટકોની ચર્ચા કરે છે. મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમમાં, બેટરી મોનિટરિંગ બોર્ડ બેટરીની સ્થિતિનું વિશ્વસનીય રીતે નિરીક્ષણ કરવા અને નિયંત્રણ સિસ્ટમ દ્વારા સંચાલિત મુખ્ય નિયંત્રણ સિસ્ટમને ડિજિટલ પરિણામો પૂરા પાડવા માટે બે મુખ્ય સબસિસ્ટમનો ઉપયોગ કરે છે, જેથી આ સબસિસ્ટમને અલગ કરી શકાય, ઉચ્ચ વોલ્ટેજ બેટરી ઇન્ડક્શન સર્કિટ અને બોર્ડમાં. કોમ્યુનિકેશન ડિવાઇસ ઓપ્ટિકલ આઇસોલેશન સિગ્નલ ઇન્ટરફેસનો ઉપયોગ કરે છે જેથી ખાતરી થાય કે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ડિજિટલ સબસિસ્ટમને અસર કરતું નથી.

લિથિયમ-આયન બેટરીની લાક્ષણિકતાઓ કામગીરી, સલામતી અને વિશ્વસનીયતાની જરૂરિયાતોમાં ઇલેક્ટ્રિક વાહનોની જટિલ ઇલેક્ટ્રોનિક સિસ્ટમ સાથે મેળ ખાતી નથી અને લિથિયમ આયન બેટરીની લાક્ષણિકતાઓથી સીધા જ, લિથિયમ સામગ્રી ડિસ્ચાર્જ થાય છે, લિથિયમ સામગ્રી સામાન્ય રીતે ગ્રેફાઇટ એનોડમાં આયનાઇઝ્ડ થાય છે, પછી આ લિથિયમ આયનને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા ખસેડવામાં આવે છે જેથી કેથોડ સુધી પહોંચે, અને ચાર્જિંગ પ્રક્રિયા સમગ્ર પ્રોગ્રામની વિરુદ્ધ હોય છે, અને લિથિયમ આયનોને કેથોડ દ્વારા વિભાજક દ્વારા પાછા લાવવામાં આવે છે. આ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા કાર્યક્રમની કામગીરી અને વિશ્વસનીયતા બેટરી યુનિટના તાપમાન અને વોલ્ટેજ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે. નીચા તાપમાને, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા ધીમી હોય છે, જેથી બેટરી યુનિટનો વોલ્ટેજ ઓછો હોય છે, અને પ્રતિક્રિયા ગતિ વધે છે લિથિયમ સુધી જેમ જેમ તાપમાન વધે છે, પ્રતિક્રિયા ગતિ વધે છે લિથિયમ સુધી આયન યુનિટ ક્રેશ થવાનું શરૂ કરે છે, જ્યારે તાપમાન ઓળંગી જાય છે 100°જ્યારે C, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વિશ્લેષણ કરવાનું શરૂ કરે છે, ત્યારે ગેસનું પ્રકાશન જે ડિઝાઇનમાં બેટરી કોષોના દબાણનું કારણ બની શકે છે, ઊંચા તાપમાને, લિથિયમ આયન બેટરી યુનિટ થર્મલ નિયંત્રણની બહાર હોવાના ચહેરા પર ઓક્સાઇડ વિશ્લેષણને કારણે ઓક્સિજન મુક્ત કરી શકે છે, જેનાથી તાપમાનમાં વધુ ઝડપી વધારો થાય છે.

તેથી, લિથિયમ આયન બેટરી જાળવવા માટે શ્રેષ્ઠ ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓ એ બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમની મુખ્ય આવશ્યકતા છે. નિયંત્રણ અને વ્યવસ્થાપન પ્રણાલીઓ ડિઝાઇન કરતી વખતે સૌથી મોટો પડકાર એ છે કે કારમાં લિથિયમ-આયન બેટરીની સ્થિતિનું નિરીક્ષણ કરવા માટે વિશ્વસનીય ડેટા સંપાદન અને વિઘટન સુનિશ્ચિત કરવું. અને આ લિથિયમ આયન બેટરીની લાક્ષણિક સમસ્યા છે.

શેવીવોલ્ટ ઇલેક્ટ્રિક વાહનમાં, બેટરી પેકમાં 288 પ્રિઝમ-આકારની લિથિયમ-આયન બેટરી હોય છે, જે 96 બેટરી પેકમાં વિભાજિત હોય છે, અને 386.6V DC સિસ્ટમ વોલ્ટેજ પૂરા પાડે છે, જે તાપમાન સેન્સર અને ઠંડક એકમો સાથે મળીને ચાર મુખ્ય બેટરી બનાવે છે. મોડ્યુલ, દરેક બેટરી જૂથ સાથે જોડાયેલ વોલ્ટેજ સેન્સિંગ લાઇન દરેક બેટરી મોડ્યુલ સાથે જોડાયેલ છે, અને ટર્મિનલને ઉકેલવામાં આવે છે અને વોલ્ટેજ સેન્સિંગ બીમ સંયુક્ત કનેક્ટર દ્વારા દરેક બેટરી મોડ્યુલની ઉપર બેટરી ઇન્ટરફેસ મોડ્યુલ સાથે જોડવામાં આવે છે, 4 રંગનો ઉપયોગ કરીને.

સૂચવેલ બેટરી ઇન્ટરફેસ મોડ્યુલ બેટરી પેકના વિવિધ સ્થાનો પર કાર્ય કરે છે, જે અનુક્રમે 4 મોડ્યુલ ડીસી વોલ્ટેજ ઓફસેટ્સની નીચી, તટસ્થતા ઉચ્ચ વોલ્ટેજ શ્રેણીને અનુરૂપ છે. બેટરી ઇન્ટરફેસ મોડ્યુલ દ્વારા પૂરો પાડવામાં આવેલ ડેટા બેટરી એનર્જી કંટ્રોલ મોડ્યુલને મોકલવામાં આવશે, પછી વાહન ડાયગ્નોસ્ટિક પ્રાથમિક નિયંત્રક તરીકે હાઇબ્રિડ કંટ્રોલ મોડ્યુલને ફોલ્ટ પરિસ્થિતિ, સ્થિતિ અને ડાયગ્નોસ્ટિક માહિતી પૂરી પાડવામાં આવશે, કોઈપણ સમયે, સમગ્ર સિસ્ટમ 5,000 થી વધુ સિસ્ટમ ડાયગ્નોસ્ટિક્સ ચલાવશે, 85% ડાયગ્નોસ્ટિક બેટરી પેકની સુરક્ષા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, અન્ય લક્ષ્ય બેટરીના પ્રદર્શન અને જીવન નિયંત્રણ પર. ચેવીવોલ્ટ ઇલેક્ટ્રિક વાહનોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા બેટરી ઇન્ટરફેસ કંટ્રોલ મોડ્યુલમાં મલ્ટિલેયર સર્કિટ બોર્ડ બેટરી પર્ફોર્મન્સ ડિકમ્પોઝન શરૂ થાય છે, કૃપા કરીને FIG નો સંદર્ભ લો.

1, ખાસ કરીને ઉચ્ચ સિગ્નલ અખંડિતતાનો સામનો કરવો, ટ્રેસ લેઆઉટ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને ચાર-સ્તર ડિઝાઇન સર્કિટ બોર્ડનો ઉપયોગ કરવો, આઇસોલેશન પડકારજનક વાતાવરણમાં સિગ્નલ અખંડિતતા સુનિશ્ચિત કરવામાં મદદ કરવા માટે તકનીકો અને ગ્રાઉન્ડ પ્લેનનું સંયોજન, જ્યાં ઉપરના સ્તરમાં મોટાભાગના શૂન્ય ઘટકો હોય છે, જેમાં ઓપ્ટિકલ આઇસોલેટર, ગ્રાઉન્ડ પ્લેન અને બહુવિધ છિદ્રો સાથે સિગ્નલ ટ્રેસનો સમાવેશ થાય છે, નીચલા સ્તરનો સપ્લાય પાથ બીજા સ્તર સાથે પૂરો પાડવામાં આવે છે, અને પાવર સપ્લાય અને ગ્રાઉન્ડ પ્લેન સર્કિટ બોર્ડના ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ઝોનની નીચે વિતરિત કરવામાં આવે છે, અને ત્રીજા સ્તરમાં આ વિસ્તારોની નીચે સિગ્નલ લાઇન હોય છે, પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડની બીજી બાજુ, એટલે કે ચોથું સ્તર ગ્રાઉન્ડ પ્લેન અને સિગ્નલ ટ્રેસ તરીકે છે અને તેમાં કેટલાક વધારાના શૂન્ય ઘટકો છે. આકૃતિ 1: શેવીવોલ્ટ ઇલેક્ટ્રિક વાહનમાં ચાર બેટરી ઇન્ટરફેસ કંટ્રોલ મોડ્યુલ સર્કિટ બોર્ડમાંથી દરેકમાં અનેક ઇન્ડક્શન સર્કિટ અને CAN કોમ્યુનિકેશન સર્કિટ હોય છે, અને કોમ્યુનિકેશન સબસિસ્ટમના ફોટોકપ્લર કિનારીઓને અલગ કરે છે. સિગ્નલ આઇસોલેશન ઇલેક્ટ્રિક વાહનના ઉપયોગમાં, સંદેશાવ્યવહાર અને નિયંત્રણ એ વાહનનો એક ભાગ છે, જેમ કે ચેવીવોલ્ટ, બહુવિધ નેટવર્ક આઇસોલેશનનો ઉપયોગ કરીને અને સ્વતંત્ર સબસિસ્ટમનું રક્ષણ કરીને, સ્વતંત્ર લિથિયમ આયન બેટરી જૂથોનું સંચાલન કરવા માટે જટિલ અલ્ગોરિધમનો ઉપયોગ કરીને અને ખાસ બેટરી ઇન્ટરફેસ કંટ્રોલ મોડ્યુલનું નિરીક્ષણ કરીને. દરેક પ્રેરિત સબસિસ્ટમમાં બેટરી પેક, પરંતુ એકંદર બેટરી મેનેજમેન્ટ તરીકેનો મુખ્ય ડેટા કંટ્રોલર લોકલ એરિયા નેટવર્ક (CAN, ControllraneNetWork બસ સિગ્નલ ઇન્ટરફેસ અને ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ફોલ્ટ સિગ્નલ) માં સમાયેલ છે, જ્યારે સિસ્ટમ સુરક્ષા અને વિશ્વસનીયતા પણ CAN બસ નેટવર્ક અને ઉચ્ચ વોલ્ટેજ સેન્સિંગ સર્કિટના સલામતી આઇસોલેશનને મુક્ત કરે છે, જોકે આઇસોલેશન વિવિધ પદ્ધતિઓ અને શૂન્ય ઘટકોનો ઉપયોગ કરીને લાગુ કરી શકાય છે, પરંતુ માંગણી કરતા વાતાવરણ અને બહુવિધ સલામતી નિયમોને કારણે ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક કપ્લરને આ પ્રકારનો પસંદગીનો ઉપયોગ કરવાની જરૂર છે.

પદ્ધતિ. ફોટોકપ્લર ઉચ્ચ ગુણાંક અવાજ દમન ક્ષમતાઓ પૂરી પાડે છે, અને ઓટોમોટિવમાં EMC અને EMI જેવા મૂળભૂત રીતે ખૂબ જ ઇલેક્ટ્રિકલી અવાજ ઉન્નતીકરણો છે, વધુમાં, આ પ્રકારના ઉપકરણ પુરવઠાની ઊંચાઈ અલગતા લાંબા ગાળાના સામનો કરતી બેટરી પેક DC વોલ્ટેજ દબાણ સાથે સંબંધિત છે. અને પ્રોબમાં ઝડપી ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ક્ષણિક ફેરફાર, ચાર્જિંગ કનેક્શન અને દૂર કરવું, અને DC-DC રૂપાંતર મહત્વપૂર્ણ છે.

આ કી શૂન્ય ઘટક પસંદ કરતી વખતે, કારની ટીકા કરાયેલી આવશ્યકતાઓમાં યોગ્ય પેકેજ અને ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ સ્પષ્ટીકરણોનો સમાવેશ થાય છે, જોકે ગતિ, ડેટા દર અને પાવર વપરાશ જેવા પ્રદર્શન સ્પષ્ટીકરણો હજુ પણ ચુસ્ત છે, પરંતુ ઝડપી સ્વિચ અને ઉચ્ચ વર્તમાન પરિવર્તન માટે EMI ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે. અલ્ટ્રા-હાઈ-સ્પીડ ઉપકરણોની માંગ પ્રતિબંધિત રહેશે, જેનાથી કમ્પ્રેશન વેવ રેટ અને પ્રતિબંધ EMI પ્રદર્શનને સમાયોજિત કરવા માટે ઉચ્ચ સુગમતા આવશ્યકતાઓને સુધારવા તરફ વળવું પડશે. કાર વપરાશ વાતાવરણની કડક જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે, AVAGO ફોટોકપ્લર ઉત્પાદનોની બહુવિધ શ્રેણી પૂરી પાડે છે, જેનો ઉપયોગ બેટરી પેકના વોલ્ટેજ ઇન્ડક્શન પર થઈ શકે છે, જે ડેટા કમ્યુનિકેશન ઇન્ટરફેસ અને અન્ય સલામતી અલગતા લાવે છે, કોષ્ટક 1 કારના ઉપયોગ માટે વિવિધ ઓપ્ટોકપ્લર ઉત્પાદનો સાથે સુસંગત પુરવઠો. કોષ્ટક 1: ઓટોમોટિવ ફોટોકપ્લર ઉદાહરણો માટે યોગ્ય વિવિધ ફોટોકન્ડક્ટર, AVAGO નું ACPL-M43T ફોટોકપ્લર બેટરી ઇન્ટરફેસ કંટ્રોલ મોડ્યુલ સર્કિટ બોર્ડને અલગ કરવા માટે સપ્લાય કરે છે, Avagor2Coupler શ્રેણીના સભ્ય તરીકે, ACPL-M43T એક કોમ્પેક્ટ 5-પિન SO-5JEDEC પેકેજ છે, જે સપાટી-માઉન્ટેડ સિંગલ-ચેનલ ડિજિટલ ઓપ્ટોકપ્લર માટે યોગ્ય છે.

ઇન્સ્યુલેશન ક્ષમતાઓને મજબૂત બનાવવા ઉપરાંત, એવોગોના R2Coupler ઉત્પાદનો મુખ્ય કાર્યાત્મક જોડાણોને વધારવા માટે ડબલ-લાઇનનો ઉપયોગ કરે છે, જેમ કે આકૃતિ 2 માં બતાવ્યા પ્રમાણે. વધુમાં, સીલિંગ ફોટોકપ્લર વધુ મજબૂત વિશ્વસનીયતા અને વિશાળ ઓપરેટિંગ તાપમાન શ્રેણી દર્શાવે છે, જે ગ્રાહક ગ્રેડ LEDs નો ઉપયોગ કરતા ફોટોકપ્લર ઉત્પાદન કરતાં ઘણી વધારે છે. ઓટોમોટિવ ઉપયોગ માટે ખાસ રચાયેલ, AVAGO ના ઉત્પાદનો કાર લેવલ LEDs નો ઉપયોગ કરે છે, જે ISO / TS16949 ગુણવત્તા પ્રણાલી દ્વારા ઉત્પાદિત થાય છે, અને AEC-Q100 સ્પષ્ટીકરણોનું પાલન કરે છે.

આકૃતિ 2: એવોગો ACPL-M43T ફોટોકન્ડેન્સર ઉત્પાદનો સાથે બે-વાયર રિઇનફોર્સ્ડ કી ફંક્શન કનેક્શનનો ઉપયોગ કરે છે. (આકૃતિમાં હાઇલાઇટ્સ) આ ઉપકરણ ઇલેક્ટ્રિક વાહન બેટરી પેકની જરૂરિયાતો માટે આદર્શ છે. સપ્લાયમાં 567V સતત કાર્યકારી વોલ્ટેજ, 6000V મહત્તમ ક્ષણિક ઓવરવોલ્ટેજ, 5MM ક્રીપેજ અંતર અને 5mm ઇલેક્ટ્રિકલ ક્લિયરન્સ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

, જ્યારે 10mA વર્તમાનમાં ઇનપુટ હોય છે, 30 kV/s કોમન-મોડ ઇન્સ્ટન્ટેનિયસ ડિસ્ટર્બન્સ ધરાવતું લોજિક હાઇ કે લો લેવલ આઉટપુટ હોય, તે CAN ટ્રાન્સમિશન લાઇન નેટવર્કમાં અન્ય કાર સિસ્ટમોમાં ફેરફારની શક્યતા ઘટાડી શકે છે.