כיצד להשתמש במצמד צילום כדי לבודד מתחים גבוהים כדי לשפר את הבטיחות של חבילות סוללות ליתיום-יון של כלי רכב חשמליים

Author: Iflowpower - Fornitur Portable Power Station

כיום, בשימוש בכלי רכב חשמליים או היברידיים, ניהול ערכות סוללות ליתיום-יון במתח גבוה מתמודד עם אתגרים רבים, בנוסף לאי ניטור ומחזורי טעינה ופריקה, בהתבסס על שיקולי בטיחות, יש צורך לבודד את ערכות הסוללות מלספק מאות מתחים. מאמר זה דן במיוחד בצרכי הניטור של סוללת ליתיום יון, ודן ברכיבים ארכיטקטוניים ואפסים המשמשים מערכות ניטור סוללות, מערכות תקשורת דיגיטליות וממשקי בידוד. במערכת הניהול, לוח ניטור הסוללה משתמש בשתי תת-מערכות מרכזיות לניטור מהימן של מצב הסוללה ואספקת תוצאות דיגיטליות למערכת הבקרה הראשית המופעלת על ידי מערכת הבקרה, על מנת להפריד בין תתי מערכות אלו, במעגלים ולוחות אינדוקציה של סוללה במתח גבוה התקן התקשורת משתמש בממשק אות בידוד אופטי כדי להבטיח שהמתח הגבוה אינו משפיע על תת המערכת הדיגיטלית.

מאפייני סוללת ליתיום-יון אינם תואמים את המערכת האלקטרונית המורכבת של רכבים חשמליים בדרישות ביצועים, בטיחות ואמינות, ונקודה זו היישר מהמאפיינים של סוללת ליתיום יון, חומר הליתיום נפרק, חומר הליתיום מיונן בדרך כלל באנודת הגרפיט, ואז אלו הליתיום יון מוזז על ידי האלקטרוליט על ידי הליך ההדלקה מחדש, בתהליך ההדלקה מחדש, בתהליך ההדלקה מחדש, ויוני הליתיום מוחזרים על ידי הקתודה דרך המפריד. הביצועים והאמינות של תוכנית תגובה כימית זו נשלטים על ידי הטמפרטורה והמתח של יחידת הסוללה. בטמפרטורה נמוכה יותר, התגובה הכימית איטית, כך שהמתח של יחידת הסוללה נמוך, ומהירות התגובה עולה עד לליתיום ככל שהטמפרטורה עולה, מהירות התגובה עולה עד לליתיום יחידת היונים מתחילה להתרסק, כשהטמפרטורה עולה 100°כאשר C, האלקטרוליט מתחיל לנתח, שחרור גז שעלול לגרום ללחץ של תאי הסוללה בתכנון, בטמפרטורה גבוהה, יחידת סוללת הליתיום יון עלולה לשחרר חמצן עקב ניתוח תחמוצת מול תרמית יוצאת משליטה, עליית טמפרטורה מואצת נוספת.

לכן, תנאי ההפעלה הטובים ביותר לשמירה על סוללת הליתיום יון הם דרישת מפתח של מערכת ניהול הסוללה. האתגר הקריטי בעת תכנון מערכות בקרה וניהול הוא להבטיח רכישת נתונים ופירוק מהימנים כדי לנטר את מצב סוללות הליתיום-יון במכונית. וזו הבעיה האופיינית של סוללת ליתיום יון עצמה.

ברכב החשמלי ChevyVolt, מארז הסוללות מכיל 288 סוללות ליתיום-יון בצורת פריזמה, המחולקות ל-96 ערכות סוללות, ומספקות מתחי מערכת 386.6V DC, היוצרים ארבע סוללות עיקריות בשילוב עם חיישני טמפרטורה ויחידות קירור. מודול, קו חישת המתח המחובר לכל קבוצת סוללות מחובר לכל מודול סוללה, והמסוף נפתר ומחובר למודול ממשק הסוללה מעל כל מודול סוללה דרך המחבר המשולב של קרן חישת המתח, 4 באמצעות צבע.

מודול ממשק הסוללה המצוין פועל במיקומים שונים של ערכת הסוללות, מתאים בהתאמה לטווח המתח הגבוה הנמוך בנטרול של 4 מודולים מתח DC. הנתונים שיסופקו על ידי מודול ממשק הסוללה יישלחו למודול בקרת אנרגיית הסוללה, ולאחר מכן יסופקו את מצב התקלה, מצב ונתוני האבחון למודול בקרה היברידי כבקר ראשי לאבחון רכב, בכל עת, המערכת כולה תפעיל יותר מ-5,000 אבחון מערכת, 85% אבחון מתמקד באבטחת ערכת הסוללה, מלבד ביצועי הסוללה ובקרת החיים של הסוללה. פירוק ביצועי סוללת המעגל הרב-שכבתי מתחיל במודול בקרת ממשק הסוללה המשמש ברכבים חשמליים של ChevyVolt, אנא עיין באיור.

1, במיוחד מול שלמות אות גבוהה, שימוש במעגל עיצוב ארבע-שכבתי באמצעות טכנולוגיית פריסת עקבות, בידוד השילוב של טכניקות ומטוסי הארקה כדי לסייע בהבטחת שלמות האות בסביבה המאתגרת, שבה השכבה העליונה מכילה את רוב הרכיבים האפסים, כולל מבודדים אופטיים, מטוסי הארקה, ועקבות האותות עם השכבה השנייה, השכבה התחתון, דרך האספקה ​​השנייה, וספק הכוח ומישור ההארקה מפוזרים מתחת לאזור המתח הגבוה של המעגל, והשכבה השלישית מכילה את קו האות מתחת לאזורים אלה, הצד השני של המעגל המודפס, כלומר השכבה הרביעית היא כמישור הארקה ועקבות אותות ומכילה כמה רכיבי אפס נוספים. איור 1: כל אחד מארבעת המעגלים של מודול בקרת ממשק הסוללה ברכב החשמלי ChevyVolt מכיל מספר רב של מעגלי אינדוקציה ומעגלי תקשורת CAN, ומבודד את קצוות מצמד הצילום של תת-מערכת התקשורת. בידוד אותות בשימוש ברכב חשמלי, תקשורת ובקרה הם חיתוך של הרכב, כגון ChevyVolt, שימוש בבידוד רשת מרובה והגנה על תת-המערכת העצמאית, תוך שימוש באלגוריתם מורכב לניהול קבוצות סוללות ליתיום יון עצמאיות ולנטר מודול בקרת ממשק סוללה מיוחד. ערכת הסוללות בכל תת-מערכת בקרה מושרה, אך נתוני המפתח כניהול אזורי סוללה ובקר מקומיים מצויים ב-NetWran ו-Network. אות תקלה במתח גבוה, בעוד שהאבטחה והאמינות של המערכת משחררת גם את הבידוד הבטיחותי של רשת ה-CAN bus ומעגל חישת המתח הגבוה, אם כי ניתן ליישם את הבידוד במגוון שיטות ואפס רכיבים, אך הסביבה התובענית ותקנות הבטיחות המרובות מחייבות את המצמד האופטו-אלקטרוני להיות השימוש המועדף מסוג זה.

שִׁיטָה. הפוטו-מצמד מספק יכולות דיכוי רעש מקדם גבוה, ומהווה ביסודו שיפורי רעשים חשמליים כמו EMC ו-EMI ברכב, בנוסף, בידוד הגובה של סוג זה של אספקת התקן קשור ללחץ מתח DC של ערכת הסוללות לטווח ארוך. והשינוי המהיר במתח גבוה בבדיקה, חיבור הטעינה והסרה, והמרת DC-DC הוא קריטי עבור.

בבחירת רכיב אפס מפתח זה, הדרישות הנמתחות לביקורת של המכונית כוללות מפרטי חבילה ומתח הפעלה מתאימים, אם כי מפרטי הביצועים כגון מהירות, קצב נתונים וצריכת חשמל עדיין הדוקים, אך ה-EMI נחשב למתג המהיר ולשינוי הזרם הגבוה. הדרישה למכשירים מהירים במיוחד תוגבל, ובכך תהפוך לשיפור דרישות הגמישות הגבוהות יותר להתאמת קצב ה-EMI והתאמת הביצועים. על מנת לעמוד בדרישות המחמירות של סביבת השימוש ברכב, AVAGO מספקת סדרות מרובות של מוצרי פוטו-מצמד, אשר ניתן להשתמש בהם בהשראת המתח של ערכת הסוללות, אשר מביאה את ממשק תקשורת הנתונים ובידוד בטיחותי אחר, טבלה 1 אספקה ​​בקנה אחד עם מוצרי מצמד אופטו שונים לשימוש במכוניות. טבלה 1: מוליכים שונים המתאימים לדוגמאות של מצמד צילום לרכב, מצמד הצילום ACPL-M43T של AVAGO מספק את לוח המעגלים של מודול הבקרה של ממשק הסוללה להפרדה, כחבר בסדרת Avagor2Coupler, ACPL-M43T הוא חבילת SO-5JEDEC קומפקטית בעלת 5 פינים SO-5JEDEC, המתאימה להרכבה ערוצים דיגיטליים ערוצים עיליים.

בנוסף לחיזוק יכולות הבידוד, מוצרי R2Coupler של Avago משתמשים בקו כפול כדי לשפר חיבורים פונקציונליים מרכזיים, כפי שמוצג באיור 2. בנוסף, מצמד הפוטו-מצמד מפגין אמינות חזקה יותר וטווח טמפרטורת פעולה רחב יותר, אשר עולה בהרבה על מוצר הפוטו-מצמד באמצעות נוריות לד לצרכן. תוכנן במיוחד לשימוש ברכב, המוצרים של AVAGO משתמשים בנורות LED ברמת המכונית, המיוצרות על ידי מערכת האיכות ISO / TS16949, ועומדים במפרטי AEC-Q100.

איור 2: Avago משתמשת בחיבור פונקציית מפתח מחוזק בשני חוטים עם מוצרי ACPL-M43T photocondensor. (הדגשות באיור) התקן זה אידיאלי עבור דרישות ערכת סוללות לרכב חשמלי. האספקה ​​כוללת מתח עבודה המשך של 567V, מתח יתר חולף מקסימלי של 6000V, מרחק זחילה של 5 מ"מ ומרווח חשמלי של 5 מ"מ וכו&39;.

, כאשר 10mA מוקלט לזרם, בין אם יש פלט ברמה לוגית גבוהה או נמוכה עם הפרעה מיידית במצב משותף של 30 קילו-וולט לשניה, זה יכול להפחית את הסיכוי לשינויים במערכות רכב אחרות לרשת קווי ההולכה של CAN.