Арнайы IC әдісі немесе аккумуляторды басқару жүйесінің инновациясының кедергісіне айналады

Авторы: Iflowpower –Портативті электр станциясының жеткізушісі

Экономикадағы терминді қарызға алған электромобиль BMS өнімдері қазіргі уақытта «жетпейді» күйде. Өнімнің функциясы үнемі жетілдірілгенімен, нарықтық қолдану кеңейіп келеді, бірақ өнімнің негізгі техникалық деңгейі әлі де тоқырауда, бастапқы ауырсыну нүктесі әлі де бар. Бұл жағдайдың маңызды себептерінің бірі - өнімді жобалау әдістемесі, ол шетелдік жартылай өткізгіш IC өндірушілерімен қамтамасыз етілген аккумуляторды басқаруға арналған арнайы IC және оны қолданумен дизайн.

BMS өнімдерін бағдарламалық жасақтама алгоритмі мен аппараттық құрал архитектурасының салыстырмалы түрде тәуелсіз екі бөлігіне бөлуге болады, себебі бағдарламалық қамтамасыз ету алгоритмдері кәсібирек және аппараттық бөліктермен байланысты. Бұл мақала аппараттық құрал архитектурасы мен өнім функциясы арасындағы байланыстың бір бөлігін ғана жүргізеді. Талдау талқылау.

Алдымен батареяны басқаруға арналған чиптен бастаңыз. Батареяны басқаруға арналған IC-ның пайда болуы мен дамуы литий-иондық аккумулятор процесінде кездесетін әртүрлі мәселелермен тығыз байланысты. Біріншіден, литий-иондық аккумулятордың шамадан тыс зарядталуын шешу үшін жалғыз аккумулятордың заряды мен разрядынан қорғайтын чипі әзірленді.

Кейінірек ол көп жолды чипті әзірлеу үшін литий-ионды аккумулятордың көп сегментінде жасалды. Қазіргі уақытта ол батареяны басқару чипіне айналды, батарея жинағындағы әрбір батарея кернеуі туралы деректерді жинау маңызды. Әрі қарай, сәйкессіздік мәселесін шешу үшін қуат қосқышының қозғаушы функциясы одан әрі біріктірілген, ол теңестірумен батареяны басқару IC болып табылады.

Объективті түрде айтатын болсақ, батареяны басқаруға арналған IC BMS индустриясының ерте сатысына қол жеткізді және BMS өнімдерін дамытуға жетекшілік етті. Себебі арнайы чип бар, BMS дизайнын айтарлықтай жеңілдетуге болады, ал өнімнің миниатюризациясы мен сенімділігі айтарлықтай жақсарды, бірақ сонымен бірге арнайы чиптердің шектеулерін де көруіміз керек. Жоғарыда айтылғандай, батареяны басқаруға арналған чип литий-иондық батареяларды қолдану арқылы әзірленген, ал ерте литий-ионды батареялар шағын электронды жабдықта қолданылады, кейінірек олар ноутбуктерде кеңінен қолданылады, ал батареяны басқаруға арналған чип әрқашан болды Төмен жолдар, шағын жабдықтар қызметтері.

Литий-ионды аккумуляторлар жинағы электромобильдерге қолданылғанда, жағдай өзгерді. Электрлік көліктің литий-иондық аккумулятор жинағы жоғары жол болып табылады, үлкен сыйымдылықты батарея сериялық түрде пайдаланылады, ал ондаған жолдардың саны немесе тіпті жүздеген жолдар енді ноутбук емес, және серияланған желілер сериясын сериялық түрде пайдалануға болады. Арнайы IC жұмыс істемеді және көбірек жолдық қосымшалардың өнімі тез іске қосылады, бірақ кернеу мен қолданбаның күрделілігін ескере отырып, әдетте 20 жолдан аспайды.

Осы IC-ті пайдаланатын BMS типтік архитектурасы орталықтандырылған архитектура болып табылады. BMS және аккумулятор жинағы арасында тек бір ғана байланыс бар, батарея жинақтарының санына байланысты, BMS тақтасындағы нақты микросхемалар саны да батарея жинақтарының санына байланысты. Схемадан көрініп тұрғандай, орталықтандырылған БМЖ өнімдерінің артықшылықтары қарапайым және арзан.

Батарея жинағындағы жолдардың саны, мысалы, 10 жолды болған кезде, қосылым онша қиын емес, ал аккумулятор сыйымдылығы аз болған жағдайда, BMS орнату орны бүкіл батарея жинағына жақын болуы мүмкін, қысқартыңыз. сым қашықтығы, аккумулятор жинағы - --- BMS, бүкіл энергетикалық жүйе ықшам, электрлік велосипедтер мен электр мотоциклдеріне қолайлы. Дегенмен, электр көлігінің литий-ионды аккумуляторлық пакетіне қолданған кезде, батарея сыйымдылығы үлкен болғандықтан, физикалық өлшем топтан кейін салыстырмалы түрде үлкен, қосылым ұзағырақ болады, ал ұзындығы өте емес, сонымен қатар жолдар саны , көп , Ондаған немесе тіпті жүздеген жолдардың орналасуы өте қиын. Тағы бір маңызды деталь мынада, бұл қосқыштардың реті бекітіледі, өйткені арнайы чиптің істікшесі аккумулятордың реттілігін алдын ала көрсетіп қойған, сондықтан әрбір жолдағы қосылымға құрылғыда көрсетілген Pin табан битіне қол жеткізу керек. BMS.

BMS жобалау жұмысында ешқандай қиындық болмаса да, бұл BMS және аккумуляторлық жинақтар арасындағы нақты байланыста кішкене қиындық. Жалпы сызықтар аккумуляторға бірге қосылады, ал екінші ұшы плагин арқылы БМЖ-ға қосылып, жұмыс батареяға қосылады. Оны аяқтау да қиын, әр ұяшықтың әрбір электродына жалғанған машинамен аяқтау қиын.

Ешқандай қателік жібере алмаймын, бұл жұмыс көлемі өте жақсы. Орталықтандырылған архитектураны талдау арқылы біз бөлінген IC шағын сыйымдылыққа, төмен жолдарға жарамды екенін және үлкен сыйымдылық пен жоғары жолдарда қосылған желілер болатынын көреміз. Теңгерімді мәселені қараңыз, орталықтандырылған архитектура пассивті балансты аяқтау үшін қолайлырақ, ал схема дизайны жаңа күрделілікке ие емес және қазіргі негізгі арнаулы IC бұл функцияға ие.

Дегенмен, ағымдағы сыйымдылық шектеулі, жарты сағаттың деңгейі және аккумулятор жинағының бастапқы консистенциясы үлкен болмаса, мәселе үлкен емес және орта және кейінгі консистенцияда теңгерімсіздікті түзету қаупі бар. Белсенді теңгерім функциясына қосылғыңыз келсе, қолданыстағы архитектура негізінен көмектеспейді, ал қосымша қосқыштар мен коммутатор матрицасы, схеманың күрделілігі күрт өсті. Коммутатор матрицасында электронды қосқыштардың көп саны болуы керек, бірақ санына байланысты басқару тізбегі айтарлықтай күрделі және компания релемен ауыстырылады, дизайнды жеңілдетеді, бірақ реле өмірлік мәселелерге механикалық қосқыш ретінде әкеледі және тәуекелді дұрыс түсінбеу.

Әрине, реленің ауысу жиілігін төмендету арқылы оның қызмет ету мерзімін ұзартуға болады, ақаулықтарды тексеру арқылы тәуекелдерді болдырмайды, бірақ бұл әрқашан құрылғының орташа істен шығуын қамтамасыз ете алмайды, сонымен қатар реле саны да жеткілікті. , біреуден көп. Бұл белсенді теңдестірілген коммутатор матрицасының оң шешімін шешуден гөрі, рұқсат етілмейтін компромисстік әдіс. Байланыстың күрделі мәселесін шешу үшін бөлінген архитектураның BMS пайда болады.

Бұл BMS басқа функциялардан басқа функцияларға бөлінген және бүкіл жүйе CSC (бірыңғай басқару блогы), BMU (батареяны басқару контроллері) және CSC бір батареяға орнатылған, бұл батарея туралы ақпаратты жинауға және тасымалдауға жауапты. , батареяның әрбір тізбегі автобус арқылы BMU-ға енгізілген. Бұл архитектура автобус арқылы жіптердің күрделі мәселесін шешеді және салыстырмалы түрде қарапайым орнату, жоғары тиімділік, жақсы икемділік, әртүрлі аккумуляторлық пакеттерге жарамды. Бөлінген BMS батареяны басқаруға арналған арнайы IC пайдалана алмайды, бұл инновациялық дизайн мақсатында салыстырмалы түрде сәтті идея.

Жеткіліксіз, бөлінген архитектура сәйкес қарым-қатынасты және белсенді теңдестірілген мәселені шеше алмады. ХҚКО мекенжайды да белгілейді (оны орнатқаннан кейін орнатуға болады, бірақ орнату алдында оны іске асыруды жеңілдету қажет, қате ықтималдығы Шағын), белсенді теңгерім әлі де қосымша байламдарды және коммутатор матрицасын қажет етеді. Сонымен қатар, әрбір CSC MCU және оқшауланған байланыс шинасы болуы керек болғандықтан, баға орталықтандырылған архитектура BMS қарағанда жоғары, әсіресе төмен жолдарда.

Бөлінген идеялар орталықтандырылған стильдің жақсы ұшын берді, ол порт мәселесін шешу үшін автобус арқылы жүзеге асырылады, және арнайы IC да артықшылықтарды көрді және оқшауланбаған байланыс автобусын жылдам іске қосты, әрі қарай өздерін жетілдірді. Жартылай бөлінген архитектура, іс жүзінде екінші орталықтандырылған архитектура BMS негізгі дизайнының біріне айналды. Бұл батареяның бүкіл құрамдас бөлігін бірнеше модульдерге бөлу.

Әрбір модуль арнайы чиппен жасалған шағын BMS пайдаланады, содан кейін шина арқылы соңғы контроллерге қосылады. Жартылай үлестірілген архитектура үлестірілген арқандардың артықшылықтарына және орталықтандырылған дизайнның артықшылықтарына назар аударады, бірақ, өкінішке орай, алдыңғы архитектура шешілмеген және орындалмаған мәселе, бір-бір сәйкестік және белсенді теңдестірілген мәселе бар. Батареяны басқарудың арнайы чипінің кәдімгі шектеулерінен белсенді баланста көзді қуып, бір-бірден хат алмасу, ауыстырып-қосқыш матрицасы мәселесі, батареяны басқарудың арнайы чипі де дамып келе жатқанымен.

Бұл көп тірек қолданбасы болғандықтан, арнайы IC-де батареяны анықтаудың әрбір арнасы алдын ала анықталуы керек, содан кейін әрбір арнаның ретін елестету мүмкін емес, енді кез келген IC мұндай функцияны жобалай алмайтынын қараңыз. Сол сияқты коммутатор матрицасы да көп жолды қолданбалардан, бірақ қуат бөлігіне байланысты бұл IC табиғи және әлсіздігі, ал қолданыстағы архитектура белсенді баланстың себебі болып табылады. Сондықтан, егер бұл төмен жол болса, онда электр құралдары, электрлік велосипедтер және электр мотоциклдері сияқты орындалатын функцияны белсенді түрде теңестірудің қажеті жоқ; электрлік көлік деңгейлерін пайдалануда, әсіресе белсенді теңгерім функциясы, арнайы IC-де дизайн BMS әлі де көп.

2015 жылғы өндірістен бастап электромобиль саланы енгізу кезеңін, одан кейін даму кезеңін сәтті аяқтады. BMS шұғыл түрде ауруды шешуі керек, нарық жаңа өнімдерді шақырады, тек арнайы IC әдісінен секіріңіз, BMS инновациялық партиясы асыға күтеді. .