Ako používať fotočlen na izoláciu vysokého napätia na zlepšenie bezpečnosti lítium-iónových batérií elektrických vozidiel

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Leverancier van draagbare energiecentrales

V súčasnosti pri používaní plne elektrických alebo hybridných vozidiel správa vysokonapäťových lítium-iónových batériových zdrojov čelí mnohým výzvam, okrem nemonitorovania a cyklov nabíjania a vybíjania, na základe bezpečnostných hľadísk, je potrebné izolovať batériové jednotky od poskytovania stoviek napätí. Tento dokument sa špeciálne zaoberá monitorovacími potrebami lítium-iónovej batérie a pojednáva o architektonických a nulových komponentoch používaných systémami na monitorovanie batérií, digitálnymi komunikačnými systémami a izolačnými rozhraniami. V riadiacom systéme používa doska monitorovania batérie dva kľúčové podsystémy na spoľahlivé monitorovanie stavu batérie a poskytovanie digitálnych výsledkov hlavnému riadiacemu systému ovládanému riadiacim systémom, aby sa tieto podsystémy oddelili vo vysokonapäťových indukčných obvodoch a doskách batérií Komunikačné zariadenie používa rozhranie optického izolačného signálu, aby sa zabezpečilo, že vysoké napätie neovplyvní digitálny podsystém.

Charakteristiky lítium-iónovej batérie nezodpovedajú komplexnému elektronickému systému elektrických vozidiel v požiadavkách na výkon, bezpečnosť a spoľahlivosť a to priamo z charakteristík lítium-iónovej batérie, lítiový materiál je vybitý, lítium-iónový materiál je zvyčajne ionizovaný v grafitovej anóde, potom sa tieto Lítium-ión je presunutý elektrolytom elektrolytom, aby sa dostal ku katóde, a proces nabíjania je opačný cez celý program oddeľovania iónov a lítium je privedené späť cez katódový program. Výkon a spoľahlivosť tohto programu chemickej reakcie je riadená teplotou a napätím batériovej jednotky. Pri nižšej teplote je chemická reakcia pomalá, takže napätie batériovej jednotky je nízke a rýchlosť reakcie sa zvyšuje, kým sa teplota zvyšuje, rýchlosť reakcie sa zvyšuje, kým lítium Iónová jednotka začne havarovať, keď teplota prekročí 100°Keď C, elektrolyt začne analyzovať, uvoľňovanie plynu, ktorý môže spôsobiť tlak batériových článkov v dizajne, pri vysokej teplote, lítium-iónová batériová jednotka môže uvoľňovať kyslík v dôsledku analýzy oxidov pri tepelnej nekontrolovateľnosti, ďalej zrýchlený nárast teploty.

Kľúčovou požiadavkou systému správy batérie sú preto najlepšie prevádzkové podmienky na údržbu lítium-iónovej batérie. Zásadnou výzvou pri navrhovaní riadiacich a riadiacich systémov je zabezpečiť spoľahlivé získavanie a rozklad údajov na monitorovanie stavu lítium-iónových batérií v aute. A to je charakteristický problém samotnej lítium-iónovej batérie.

V elektrickom vozidle ChevyVolt obsahuje akumulátor 288 lítium-iónových akumulátorov v tvare hranola, rozdelených do 96 akumulátorových blokov a dodáva 386,6 V jednosmerné napätie systému, ktoré tvoria štyri hlavné akumulátory v spojení s teplotnými senzormi a chladiacimi jednotkami. Modul, vedenie snímania napätia pripojené ku každej skupine batérií je pripojené ku každému modulu batérie a terminál je vyriešený a pripojený k modulu rozhrania batérie nad každým modulom batérie cez kombinovaný konektor lúča snímajúceho napätie 4 pomocou farby.

Uvedený modul batériového rozhrania pracuje na rôznych pozíciách batériovej jednotky, respektíve zodpovedá nízkemu, neutralizačnému vysokonapäťovému rozsahu 4 modulov posunov jednosmerného napätia. Údaje dodávané modulom rozhrania batérie budú odoslané do modulu riadenia energie batérie, potom budú dodané chybové situácie, stav a diagnostické informácie do hybridného riadiaceho modulu ako primárneho ovládača diagnostiky vozidla, kedykoľvek celý systém spustí viac ako 5 000 diagnostiky systému, 85% diagnostika sa zameriava na bezpečnosť batérie, okrem kontroly výkonu a životnosti cieľovej batérie. Rozklad výkonu batérie viacvrstvovej dosky plošných spojov začína v riadiacom module rozhrania batérie používanom v elektrických vozidlách ChevyVolt, pozri obr.

1, špecificky proti vysokej integrite signálu, s použitím štvorvrstvovej dizajnovej dosky plošných spojov s použitím technológie rozloženia stopy, izolácia Kombinácia techník a uzemňovacích rovín na pomoc pri zabezpečení integrity signálu v náročnom prostredí, kde najvyššia vrstva obsahuje väčšinu nulových komponentov, vrátane optických izolátorov, uzemňovacích plôch a signálových stôp s viacerými priechodnými otvormi, napájacia cesta k spodnej vrstve je napájaná napájacou zónou a zemnou doskou pod druhou vrstvou a zemnou rovinou pod druhou vrstvou, a rozložené tretia vrstva obsahuje signálové vedenie pod týmito oblasťami, druhá strana dosky s plošnými spojmi, to znamená Štvrtá vrstva je ako základná rovina a signálová stopa a obsahuje nejaké extra nulové zložky. Obrázok 1: Každá zo štyroch dosiek s obvodmi riadiaceho modulu rozhrania batérie v elektrickom vozidle ChevyVolt obsahuje množstvo indukčných obvodov a komunikačných obvodov CAN a izoluje okraje fotospojky komunikačného subsystému. Izolácia signálu Pri používaní elektrických vozidiel je komunikácia a ovládanie skomplikovaním vozidla, ako je napríklad ChevyVolt, pomocou viacnásobnej sieťovej izolácie a ochrany nezávislého podsystému, pomocou zložitého algoritmu na správu nezávislých skupín lítium-iónových batérií a monitorovania špeciálneho modulu riadenia rozhrania batérie Batéria v každom indukovanom podsystéme, ale kľúčové údaje ako celkové riadenie batérie sú obsiahnuté v riadiacej sieti, signál miestnej zbernice s vysokým napätím, sieťový signál poruchy siete (CAN) bezpečnosť systému a spoľahlivosť tiež oslobodzuje bezpečnostnú izoláciu siete zbernice CAN a obvodu snímania vysokého napätia, hoci izoláciu možno realizovať pomocou rôznych metód a nulových komponentov, ale náročné prostredie a viaceré bezpečnostné predpisy vyžadujú, aby sa optoelektronický väzbový člen uprednostňoval na použitie tohto typu.

Metóda. Fotočlen poskytuje schopnosti potláčania šumu s vysokým koeficientom a v zásade predstavuje vysoko vylepšenie elektrického šumu, ako je EMC a EMI v automobilovom priemysle, navyše výšková izolácia tohto typu napájania zariadenia súvisí s dlhodobým tlakom jednosmerného napätia batérie. A rýchla prechodná zmena vysokého napätia v sonde, nabíjacie pripojenie a odpojenie a konverzia DC-DC je rozhodujúca.

Pri výbere tohto kľúčového nulového komponentu kritizované požiadavky na automobil zahŕňajú vhodný balík a špecifikácie prevádzkového napätia, hoci výkonnostné špecifikácie, ako je rýchlosť, rýchlosť prenosu dát a spotreba energie, sú stále prísne, ale EMI sa berie do úvahy pri rýchlom prepínaní a vysokej zmene prúdu Dopyt po ultra-vysokorýchlostných zariadeniach bude obmedzený, čím sa zvýšia požiadavky na vyššiu flexibilitu pri nastavovaní rýchlosti kompresnej vlny a obmedzenia EMI výkonu. Aby boli splnené prísne požiadavky prostredia používania automobilov, AVAGO dodáva viacero sérií produktov fotočlenov, ktoré možno použiť na napäťovú indukciu akumulátora, čím sa dátové komunikačné rozhranie a iná bezpečnostná izolácia, Tabuľka 1 Dodávka do súladu s rôznymi produktmi Optočlen pre použitie v automobiloch. Tabuľka 1: Rôzne fotovodiče vhodné pre príklady automobilových fotočlenov, fotočlen ACPL-M43T spoločnosti AVAGO napája obvodovú dosku riadiaceho modulu rozhrania batérie, ktorá sa má oddeliť, ACPL-M43T ako člen série Avagor2Coupler je kompaktný 5-kolíkový balík SO-5JEDEC, vhodný pre povrchovú montáž jednokanálového digitálneho optoko.

Okrem posilnenia izolačných schopností používajú produkty Avago R2Coupler dvojité vedenie na zlepšenie kľúčových funkčných spojení, ako je znázornené na obrázku 2. Okrem toho tesniaci fotočlen vykazuje vyššiu spoľahlivosť a širší rozsah prevádzkových teplôt, ktorý výrazne prevyšuje produkt fotočlena využívajúci spotrebiteľské LED diódy. Produkty AVAGO, špeciálne navrhnuté pre použitie v automobiloch, používajú LED diódy na úrovni automobilov, vyrobené systémom kvality ISO / TS16949 a spĺňajú špecifikácie AEC-Q100.

Obrázok 2: Avago používa dvojvodičové zosilnené prepojenie funkcie kľúča s produktmi fotokondenzora ACPL-M43T. (Zdôraznenie na obrázku) Toto zariadenie je ideálne pre požiadavky na akumulátory elektrického vozidla. Napájanie zahŕňa nepretržité pracovné napätie 567 V, maximálne prechodné prepätie 6000 V, plazivú vzdialenosť 5 mm a elektrickú vzdialenosť 5 mm atď.

, keď je na vstupe prúdu 10 mA, Či už ide o logický výstup vysokej alebo nízkej úrovne s okamžitým rušením 30 kV/s v spoločnom režime, môže to znížiť možnosť zmien v iných systémoch automobilov do siete prenosového vedenia CAN.