Hoe je een fotokoppelaar kunt gebruiken om hoge spanningen te isoleren en zo de veiligheid van lithium-ionbatterijpakketten van elektrische voertuigen te verbeteren

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Proveïdor de centrals portàtils

Momenteel kent het beheer van lithium-ion-accupakketten met hoge spanning bij het gebruik van volledig elektrische of hybride voertuigen veel uitdagingen. Naast het ontbreken van controle en de laad- en ontlaadcycli is het om veiligheidsredenen noodzakelijk om accupakketten te isoleren van het leveren van honderden spanningen. In dit artikel worden met name de bewakingsbehoeften van lithium-ionbatterijen besproken. Ook worden de architectuur en nulcomponenten besproken die worden gebruikt door batterijbewakingssystemen, digitale communicatiesystemen en isolatie-interfaces. In het beheersysteem gebruikt het batterijbewakingsbord twee belangrijke subsystemen om de batterijstatus betrouwbaar te bewaken en digitale resultaten te leveren aan het hoofdbesturingssysteem dat door het besturingssysteem wordt aangestuurd. Zo kunnen deze subsystemen worden gescheiden in hoogspanningsbatterij-inductiecircuits en -borden. Het communicatieapparaat gebruikt een optische isolatiesignaalinterface om ervoor te zorgen dat de hoge spanning het digitale subsysteem niet beïnvloedt.

De eigenschappen van lithium-ionbatterijen komen niet overeen met de complexe elektronische systemen van elektrische voertuigen wat betreft de eisen op het gebied van prestaties, veiligheid en betrouwbaarheid. Dit punt is direct te herleiden tot de eigenschappen van lithium-ionbatterijen: het lithiummateriaal wordt ontladen, het lithiummateriaal wordt meestal geïoniseerd in de grafietanode, vervolgens worden de lithiumionen door de elektrolyt verplaatst om de kathode te bereiken, en het laadproces is in omgekeerde volgorde, het hele programma wordt in omgekeerde volgorde uitgevoerd en de lithiumionen worden door de kathode teruggebracht via de separator. De prestaties en betrouwbaarheid van dit chemische reactieprogramma worden bepaald door de temperatuur en de spanning van de batterij-eenheid. Bij een lagere temperatuur verloopt de chemische reactie traag, zodat de spanning van de batterij-eenheid laag is en de reactiesnelheid toeneemt totdat lithium, naarmate de temperatuur stijgt, neemt de reactiesnelheid toe totdat lithium De ioneneenheid begint te crashen wanneer de temperatuur hoger wordt 100°Wanneer C, de elektrolyt begint te analyseren, komt er gas vrij dat de druk van de batterijcellen in het ontwerp kan veroorzaken. Bij een hoge temperatuur kan de lithium-ionbatterij-eenheid zuurstof vrijgeven als gevolg van oxide-analyse in het licht van thermische onbeheersbaarheid, wat leidt tot een verdere versnelde temperatuurstijging.

Daarom zijn de beste bedrijfsomstandigheden voor het onderhoud van de lithium-ionaccu een belangrijke vereiste van het accubeheersysteem. De grootste uitdaging bij het ontwerpen van controle- en beheersystemen is het garanderen van betrouwbare gegevensverzameling en -decompositie om de status van lithium-ionbatterijen in de auto te bewaken. En dit is nu juist het typische probleem van de lithium-ionbatterij zelf.

In het elektrische voertuig ChevyVolt bevat het accupakket 288 prismavormige lithium-ionaccu&39;s, verdeeld over 96 accupakketten. Deze leveren een systeemspanning van 386,6 V DC, die samen met temperatuursensoren en koeleenheden vier hoofdaccu&39;s vormen. Module, de spanningsdetectielijn die is aangesloten op elke batterijgroep is aangesloten op elke batterijmodule, en de terminal is opgelost en aangesloten op de batterij-interfacemodule boven elke batterijmodule via de gecombineerde connector van de spanningsdetectiebalk, 4 met behulp van kleur.

De aangegeven batterij-interfacemodule werkt op verschillende posities van het batterijpakket en komt respectievelijk overeen met het lage, neutraliserende hoge spanningsbereik van de DC-spanningsoffsets van 4 modules. De gegevens die door de batterij-interfacemodule worden geleverd, worden naar de batterij-energieregelmodule gestuurd en geven vervolgens de storingssituatie, status en diagnostische informatie door aan een hybride regelmodule die fungeert als primaire controller voor voertuigdiagnostiek. Op elk gewenst moment voert het hele systeem meer dan 5.000 systeemdiagnoses uit, waarvan 85% gericht is op de beveiliging van het batterijpakket, terwijl de andere gericht is op de prestatie- en levensduurcontrole van de doelbatterij. De prestatieontleding van de batterij van een meerlaags circuitbord begint in de batterij-interfaceregelmodule die wordt gebruikt in elektrische voertuigen van ChevyVolt; zie FIG.

1, specifiek gericht op hoge signaalintegriteit, met behulp van een printplaat met vier lagen met behulp van een trace-layouttechnologie, isolatie De combinatie van technieken en grondvlakken om te helpen bij het waarborgen van de signaalintegriteit in de uitdagende omgeving, waarbij de bovenste laag de meeste nulcomponenten bevat, inclusief optische isolatoren, grondvlakken en signaalsporen met meerdere doorlopende gaten. Het voedingspad naar de onderste laag wordt gevoed met de tweede laag en de voeding en het grondvlak zijn verdeeld onder de hoogspanningszone van de printplaat, en de derde laag bevat de signaallijn onder deze gebieden, de andere kant van de printplaat, dat wil zeggen De vierde laag is als een grondvlak en signaalspoor en bevat enkele extra nulcomponenten. Afbeelding 1: Elk van de vier printplaten van de batterij-interfacebesturingsmodule in het elektrische voertuig ChevyVolt bevat een meervoud aan inductiecircuits en CAN-communicatiecircuits en isoleert de fotokoppelranden van het communicatiesubsysteem. Signaalisolatie Bij het gebruik van elektrische voertuigen zijn communicatie en besturing een kernelement van het voertuig, zoals ChevyVolt, dat gebruikmaakt van meervoudige netwerkisolatie en het beschermen van het onafhankelijke subsysteem, met behulp van een complex algoritme om onafhankelijke lithium-ionbatterijgroepen te beheren en speciale Battery Interface Control Module te bewaken. Het batterijpakket in elk geïnduceerd subsysteem, maar de belangrijkste gegevens als algemeen batterijbeheer bevinden zich in het lokale netwerk van de controller (CAN, ControlraneNetWork-bussignaalinterface en een hoogspanningsfoutsignaal, terwijl de systeembeveiliging en betrouwbaarheid ook de veiligheidsisolatie van het CAN-busnetwerk en het hoogspanningsdetectiecircuit opheffen, hoewel de isolatie kan worden geïmplementeerd met behulp van verschillende methoden en nulcomponenten, vereisen de veeleisende omgeving en meerdere veiligheidsvoorschriften dat de opto-elektronische koppelaar het voorkeursgebruik van dit type is.

Methode. De fotokoppelaar biedt mogelijkheden voor het onderdrukken van ruis met een hoge coëfficiënt en is fundamenteel in staat om elektrische ruis zoals EMC en EMI in de automobielindustrie te verbeteren. Bovendien is de hoogte-isolatie van dit type apparaatvoeding gerelateerd aan de DC-spanningsdruk van het batterijpakket op de lange termijn. En de snelle verandering van de hoogspanningstransiënt in de sonde, de laadverbinding en de verwijdering, en de DC-DC-conversie zijn cruciaal.

Bij de selectie van dit belangrijke nulcomponent omvatten de bekritiseerde vereisten van de auto geschikte specificaties voor de behuizing en de bedrijfsspanning. De prestatiespecificaties zoals snelheid, gegevenssnelheid en stroomverbruik zijn echter nog steeds streng. De EMI wordt echter in aanmerking genomen voor de snelle schakelaar en de hoge stroomverandering. De vraag naar ultrasnelle apparaten zal worden beperkt, waardoor de hogere flexibiliteitsvereisten voor het aanpassen van de compressiegolfsnelheid en de beperking van de EMI-prestaties moeten worden verbeterd. Om te voldoen aan de strenge eisen van het gebruik in auto&39;s, levert AVAGO meerdere series fotokoppelaarproducten die kunnen worden gebruikt bij de spanningsinductie van het accupakket, waardoor de datacommunicatie-interface en andere veiligheidsisolatie, Tabel 1 Levering, in lijn worden gebracht met verschillende optokoppelaarproducten voor gebruik in auto&39;s. Tabel 1: Verschillende fotogeleiders die geschikt zijn voor fotokoppelaars in de automobielindustrie. Voorbeelden hiervan zijn de ACPL-M43T-fotokoppelaars van AVAGO, die de printplaat van de batterij-interfacebesturingsmodule leveren die moet worden gescheiden. Als lid van de Avagor2Coupler-serie is de ACPL-M43T een compacte 5-pins SO-5JEDEC-behuizing, geschikt voor op het oppervlak gemonteerde enkelkanaals digitale optokoppelaars.

Naast het versterken van de isolatiecapaciteit maken de R2Coupler-producten van Avago gebruik van dubbele lijnen om belangrijke functionele verbindingen te verbeteren, zoals weergegeven in Afbeelding 2. Bovendien is de afdichtende fotokoppelaar betrouwbaarder en heeft hij een breder bedrijfstemperatuurbereik, wat de fotokoppelaar die gebruikmaakt van LED&39;s voor consumenten aanzienlijk overtreft. De producten van AVAGO zijn speciaal ontworpen voor gebruik in de automobielsector en maken gebruik van LED&39;s op autoniveau. Ze worden geproduceerd volgens het kwaliteitssysteem ISO/TS16949 en voldoen aan de AEC-Q100-specificaties.

Afbeelding 2: Avago gebruikt een versterkte sleutelfunctieverbinding met twee draden met ACPL-M43T-fotocondensatorproducten. (Markeringen in de afbeelding) Dit apparaat is ideaal voor de vereisten van accupakketten voor elektrische voertuigen. De voeding omvat 567V continue werkspanning, 6000V maximale transiënte overspanning, 5MM kruipweg en 5mm elektrische speling, etc.

, wanneer er 10 mA aan de stroom wordt ingevoerd, kan het de kans op wijzigingen in andere autosystemen in het CAN-transmissielijnnetwerk verkleinen, ongeacht of er een logische hoge of lage uitgangsspanning is met een common-mode onmiddellijke verstoring van 30 kV/s.