Come utilizzare il fotoaccoppiatore per isolare le alte tensioni per migliorare la sicurezza dei pacchi batteria agli ioni di litio dei veicoli elettrici

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Umhlinzeki Wesiteshi Samandla Esiphathekayo

Attualmente, nell&39;uso di veicoli completamente elettrici o ibridi, la gestione dei pacchi batteria agli ioni di litio ad alta tensione deve affrontare numerose sfide, oltre al mancato monitoraggio e ai cicli di carica e scarica, in base a considerazioni di sicurezza, è necessario isolare i pacchi batteria dall&39;erogazione di centinaia di tensioni. In questo documento vengono analizzate in particolare le esigenze di monitoraggio delle batterie agli ioni di litio e vengono analizzati i componenti architettonici e di zero utilizzati dai sistemi di monitoraggio delle batterie, dai sistemi di comunicazione digitale e dalle interfacce di isolamento. Nel sistema di gestione, la scheda di monitoraggio della batteria utilizza due sottosistemi chiave per monitorare in modo affidabile lo stato della batteria e fornire risultati digitali al sistema di controllo principale gestito dal sistema di controllo, al fine di separare questi sottosistemi, in circuiti e schede di induzione della batteria ad alta tensione. Il dispositivo di comunicazione utilizza un&39;interfaccia del segnale di isolamento ottico per garantire che l&39;alta tensione non influenzi il sottosistema digitale.

Le caratteristiche della batteria agli ioni di litio non corrispondono ai requisiti di prestazioni, sicurezza e affidabilità del complesso sistema elettronico dei veicoli elettrici e questo punto deriva direttamente dalle caratteristiche della batteria agli ioni di litio: il materiale al litio viene scaricato, il materiale al litio viene solitamente ionizzato nell&39;anodo di grafite, quindi questi ioni di litio vengono spostati dall&39;elettrolita per raggiungere il catodo e il processo di carica è inverso all&39;intero programma e gli ioni di litio vengono riportati indietro dal catodo attraverso il separatore. Le prestazioni e l&39;affidabilità di questo programma di reazione chimica sono controllate dalla temperatura e dalla tensione dell&39;unità batteria. A una temperatura più bassa, la reazione chimica è lenta, quindi la tensione dell&39;unità batteria è bassa e la velocità di reazione aumenta fino al litio. Con l&39;aumentare della temperatura, la velocità di reazione aumenta fino al litio. L&39;unità ionica inizia a bloccarsi, quando la temperatura supera 100°Quando C, l&39;elettrolita inizia ad analizzare, il rilascio di gas che può causare la pressione delle celle della batteria nella progettazione, ad una temperatura elevata, l&39;unità della batteria agli ioni di litio può rilasciare ossigeno a causa dell&39;analisi dell&39;ossido di fronte a una temperatura fuori controllo, ulteriore aumento accelerato della temperatura.

Pertanto, le migliori condizioni operative per la manutenzione della batteria agli ioni di litio sono un requisito fondamentale del sistema di gestione della batteria. La sfida critica nella progettazione di sistemi di controllo e gestione è garantire un&39;acquisizione e una scomposizione affidabili dei dati per monitorare lo stato delle batterie agli ioni di litio nell&39;auto. Ed è proprio questo il problema caratteristico delle batterie agli ioni di litio.

Nel veicolo elettrico ChevyVolt, il pacco batterie contiene 288 batterie agli ioni di litio a forma di prisma, suddivise in 96 pacchi batteria, e fornisce tensioni di sistema pari a 386,6 V CC, che insieme ai sensori di temperatura e alle unità di raffreddamento formano quattro batterie principali. Modulo, la linea di rilevamento della tensione collegata a ciascun gruppo di batterie è collegata a ciascun modulo batteria e il terminale è risolto e collegato al modulo di interfaccia della batteria sopra ciascun modulo batteria tramite il connettore combinato del raggio di rilevamento della tensione, 4 utilizzando il colore.

Il modulo di interfaccia della batteria indicato funziona in diverse posizioni del pacco batteria, rispettivamente corrisponde alla gamma di tensione bassa e di neutralizzazione alta di 4 moduli di offset della tensione CC. I dati forniti dal modulo di interfaccia della batteria verranno inviati al modulo di controllo dell&39;energia della batteria, quindi la situazione di guasto, lo stato e le informazioni diagnostiche verranno fornite a un modulo di controllo ibrido come controller primario di diagnostica del veicolo; in qualsiasi momento, l&39;intero sistema eseguirà più di 5.000 diagnosi di sistema, l&39;85% delle diagnosi si concentra sulla sicurezza del pacco batteria, oltre al controllo delle prestazioni e della durata della batteria di destinazione. La decomposizione delle prestazioni della batteria del circuito stampato multistrato inizia nel modulo di controllo dell&39;interfaccia della batteria utilizzato nei veicoli elettrici ChevyVolt, fare riferimento alla FIG.

1, specificatamente rivolto all&39;elevata integrità del segnale, utilizzando un circuito stampato con progettazione a quattro strati e una tecnologia di layout delle tracce, isolamento. La combinazione di tecniche e piani di massa aiuta a garantire l&39;integrità del segnale in ambienti difficili, in cui lo strato superiore contiene la maggior parte dei componenti zero, inclusi isolatori ottici, piani di massa e tracce del segnale con più fori passanti. Il percorso di alimentazione allo strato inferiore è fornito dal secondo strato e l&39;alimentatore e il piano di massa sono distribuiti sotto la zona ad alta tensione del circuito stampato, mentre il terzo strato contiene la linea del segnale sotto queste aree, l&39;altro lato del circuito stampato, ovvero il quarto strato è come piano di massa e traccia del segnale e contiene alcuni componenti zero extra. Figura 1: Ciascuna delle quattro schede del modulo di controllo dell&39;interfaccia della batteria nel veicolo elettrico ChevyVolt contiene una pluralità di circuiti di induzione e circuiti di comunicazione CAN e isola i bordi del fotoaccoppiatore del sottosistema di comunicazione. Isolamento del segnale Nell&39;uso dei veicoli elettrici, la comunicazione e il controllo sono un aspetto critico del veicolo, come ChevyVolt, che utilizza l&39;isolamento di più reti e protegge il sottosistema indipendente, utilizzando un algoritmo complesso per gestire gruppi di batterie agli ioni di litio indipendenti e monitorare uno speciale modulo di controllo dell&39;interfaccia della batteria. Il pacco batteria in ogni sottosistema indotto, ma i dati chiave come gestione complessiva della batteria sono contenuti nella rete locale del controller (CAN, interfaccia del segnale del bus ControlraneNetWork e un segnale di guasto ad alta tensione, mentre la sicurezza e l&39;affidabilità del sistema liberano anche l&39;isolamento di sicurezza della rete del bus CAN e del circuito di rilevamento dell&39;alta tensione, sebbene l&39;isolamento possa essere implementato utilizzando una varietà di metodi e componenti zero, ma l&39;ambiente esigente e le molteplici normative di sicurezza richiedono che l&39;accoppiatore optoelettronico sia l&39;uso preferito di questo tipo.

Metodo. Il fotoaccoppiatore fornisce capacità di soppressione del rumore ad alto coefficiente e fondamentalmente migliora notevolmente il rumore elettrico come EMC ed EMI nel settore automobilistico; inoltre, l&39;alto isolamento di questo tipo di alimentazione del dispositivo è correlato alla pressione della tensione CC del pacco batteria a lungo termine. E il rapido cambiamento transitorio ad alta tensione nella sonda, nella connessione di carica e nella rimozione, nonché nella conversione CC-CC è fondamentale.

Nella selezione di questo componente zero chiave, i requisiti criticati dell&39;auto includono specifiche idonee per il pacchetto e la tensione di esercizio, sebbene le specifiche delle prestazioni quali velocità, velocità dei dati e consumo energetico siano ancora rigide, ma l&39;EMI è presa in considerazione per la commutazione rapida e l&39;elevata variazione di corrente. La domanda di dispositivi ad altissima velocità sarà limitata, trasformandosi così in un miglioramento dei requisiti di maggiore flessibilità per la regolazione della velocità dell&39;onda di compressione e delle prestazioni EMI di restrizione. Per soddisfare i severi requisiti dell&39;ambiente di utilizzo delle automobili, AVAGO fornisce diverse serie di prodotti fotoaccoppiatori, che possono essere utilizzati sull&39;induzione di tensione del pacco batteria, che fornisce l&39;interfaccia di comunicazione dati e altri isolamenti di sicurezza, Tabella 1 Fornitura in linea con vari prodotti fotoaccoppiatori per l&39;utilizzo in automobili. Tabella 1: Vari esempi di fotoconduttori adatti per fotoaccoppiatori automobilistici, il fotoaccoppiatore ACPL-M43T di AVAGO fornisce la scheda del circuito del modulo di controllo dell&39;interfaccia della batteria da separare, come membro della serie Avagor2Coupler, ACPL-M43T è un package SO-5JEDEC compatto a 5 pin, adatto per optoaccoppiatori digitali a canale singolo montati in superficie.

Oltre a rafforzare le capacità di isolamento, i prodotti R2Coupler di Avago utilizzano la doppia linea per migliorare i collegamenti funzionali chiave, come mostrato nella Figura 2. Inoltre, il fotoaccoppiatore sigillante presenta una maggiore affidabilità e un intervallo di temperatura di esercizio più ampio, che supera di gran lunga quello del prodotto fotoaccoppiatore che utilizza LED di fascia consumer. Progettati appositamente per l&39;uso automobilistico, i prodotti AVAGO utilizzano LED a livello dell&39;auto, realizzati secondo il sistema di qualità ISO/TS16949 e conformi alle specifiche AEC-Q100.

Figura 2: Avago utilizza una connessione funzionale a chiave rinforzata a due fili con i prodotti fotocondensatori ACPL-M43T. (Evidenziazioni nella figura) Questo dispositivo è ideale per soddisfare i requisiti dei pacchi batteria dei veicoli elettrici. L&39;alimentazione comprende 567 V di tensione di funzionamento continua, 6000 V di sovratensione transitoria massima, 5 mm di distanza di dispersione e 5 mm di distanza elettrica, ecc.

, quando vengono immessi 10 mA nella corrente, indipendentemente dal fatto che vi sia un&39;uscita di livello logico alto o basso con un disturbo istantaneo in modo comune di 30 kV/s, è possibile ridurre la possibilità di modifiche in altri sistemi dell&39;auto nella rete della linea di trasmissione CAN.