Якія ёсць стратэгіі кантролю зарадкі для сістэм харчавання акумулятараў?

Якія ёсць стратэгіі кантролю зарадкі для сістэм харчавання акумулятараў?

Стратэгія кіравання зарадкай сістэмы харчавання батарэі

Для шырокамаштабнага- комплекснага прымянення акумулятарных блокаў у дадатак да разгляду хімічных і фізічных уласцівасцей самой акумулятарнай батарэі таксама неабходна ўлічваць спосаб захоўвання акумулятара, асяроддзе захоўвання, умовы зараднага абсталявання, пытанні бяспекі, звязаныя з цэнтралізаваным захоўваннем і зарадкай, і ўплыў на электрасетку.

Сярод шматлікіх фактараў першаснай гарантыяй і меркаваннем павінна быць бяспека зарадкі акумулятара, што азначае фармуляванне персаналізаваных прыярытэтаў параметраў кантролю зарадкі на аснове розных тыпаў акумулятараў, а таксама маніторынг і кіраванне працэсам падчас зарадкі. Пры сучасным узроўні сістэм кіравання энергетычнай батарэяй і тэхналогіі зарадкі стала магчымым выяўляць параметры асобных элементаў у сістэме батарэі ў працэсе зарадкі. Такім чынам, каб забяспечыць бяспеку зарадкі, варта максімальна кантраляваць параметры асобных элементаў батарэі.

Што тычыцца стратэгій кантролю зарадкі, існуюць істотныя адрозненні паміж сабранымі батарэямі і асобнымі элементамі. У цяперашні час выкарыстоўваюцца некалькі метадаў, галоўным чынам праз сувязь паміж сістэмай кіравання акумулятарам (BMS) і зараднай прыладай, каб кантраляваць зарадку на аснове тыповых параметраў асобных элементаў акумулятара. Асноўная ідэя кіравання заключаецца ў тым, каб максымізаваць карысную ёмістасць акумулятарнага блока пры забеспячэнні бяспекі батарэі. Параметры асобных элементаў батарэі надзвычай важныя для забеспячэння бяспекі зарадкі. Такім чынам, стратэгія кантролю параметраў зарадкі часта выкарыстоўвае метад рэгулявання параметраў зарадкі на аснове экстрэмальных значэнняў, што азначае засяроджванне ўвагі на параметрах крайніх асобных ячэек у акумулятарнай сістэме ў адпаведнасці з рознымі тыпамі батарэй. У электрычных транспартных сродках часта выкарыстоўваецца прынцып прыярытэту, зададзены табліцай 11-3 лагічнага цыкла зарадкі сістэмы сілкавання акумулятара, для выканання агульных карэкціровак параметраў зарадкі, захоўваючы экстрэмальныя параметры акумулятара ў межах абмежаванага дыяпазону.

На прыкладзе літый-аксід-марганцавай батарэі зарадка выконваецца метадам пастаяннага току-пастаяннага напружання. У працэсе зарадкі першая ўвага засяроджваецца на выяўленні напружання асобных элементаў акумулятара. Калі напружанне якой-небудзь асобнай ячэйкі перавышае зададзенае максімальна дапушчальнае напружанне (напрыклад, 4,25 В), агульны гранічны ток зарадкі павінен быць зменшаны, каб кантраляваць рост напругі асобнай ячэйкі. Пры гэтым праз рэгулярныя прамежкі часу вызначаецца тэмпература батарэі. Калі тэмпература якой-небудзь асобнай ячэйкі перавышае сярэднюю тэмпературу батарэйнага блока на 5 градусаў, гранічны ток зарадкі павінен быць зменшаны, абмяжоўваючы хуткасць павышэння тэмпературы. Пры ўдасканаленым кіраванні і кантролі рэгуляванне мяжы напружання таксама можа быць заснавана на зменах тэмпературы зарадкі акумулятара. Напрыклад, калі тэмпература акумулятара знаходзіцца ў ніжнім дыяпазоне, верхняя мяжа напружання зарадкі павышаецца, каб павялічыць зараджаную ёмістасць акумулятара; калі тэмпература акумулятара знаходзіцца ў больш высокім дыяпазоне, верхняя мяжа напружання зарадкі зніжаецца для забеспячэння бяспекі акумулятара.

Табліца 11-3 Прыярытэт стратэгій кантролю параметраў зарадкі для акумулятараў

Power Battery System Charging Mode Management

Рэалізацыя стратэгіі зарадкі патрабуе эфектыўнай перадачы даных і-ацэнкі параметраў у рэальным часе паміж акумулятарнай сістэмай і зараднай прыладай. Сістэма кіравання батарэяй (BMS) выконвае задачу збору параметраў у сістэме батарэі. Адначасова падчас бягучага працэсу разумнай зарадкі, узаемадзейнічаючы з зараднай прыладай, ён забяспечвае бяспеку працэсу зарадкі і дасягае эфектыўнага кантролю батарэі.

Асноўная структура сістэмы рэжыму кіравання зарадкай паказана на малюнку 11-12.

Функцыя BMS заключаецца ў дасягненні онлайн-маніторынгу стану батарэі (тэмпература батарэі, напружанне асобнай ячэйкі, працоўны ток, ізаляцыя паміж батарэяй і зараднай калодкай), ацэнка SOC, аналіз стану (ці занадта высокі SOC, ці занадта высокая/нізкая тэмпература батарэі, ці занадта высокае/нізкае напружанне асобнай ячэйкі, занадта хуткі рост тэмпературы батарэі, ці няспраўная ізаляцыя, ці ёсць перагрузка па току, аналіз кансістэнцыі батарэі, ці у акумулятарнай батарэі ёсць няспраўнасці, памылкі сувязі і г.д.) і неабходнае кіраванне тэмпературай. Асноўнымі задачамі зараднай прылады з'яўляюцца пераўтварэнне магутнасці, кантроль-з замкнёным контурам выхаднога напружання і току, неабходная абарона і сувязь з BMS для дасягнення поўнага разумення стану батарэі і дынамічнай рэгулявання выхаднога току. Калі акумулятар трэба зарадзіць, у дадатак да асноўных станоўчых і адмоўных ліній харчавання выхаду зараднай прылады, якія неабходна падключыць да акумулятара, лінія сувязі для абмену дадзенымі таксама дадаецца паміж BMS і зараднай прыладай.

Гэты рэжым зарадкі ўстанаўлівае сувязь паміж сістэмай кіравання акумулятарам і сістэмай зараднай прылады, забяспечваючы абмен дадзенымі. Гэта дазваляе параметрам, звязаным з бяспекай, такім як напружанне, тэмпература і характарыстыкі ізаляцыі батарэі на працягу ўсяго працэсу зарадкі, удзельнічаць у кантролі і кіраванні зарадкай батарэі. Гэта дазваляе зараднай прыладзе цалкам разумець стан і інфармацыю аб акумулятары і адпаведна рэгуляваць зарадны ток, эфектыўна прадухіляючы перазарадку і празмерна высокія тэмпературы ва ўсіх акумулятарах у пакеце, тым самым павышаючы бяспеку паслядоўна-злучанай зарадкі акумулятара. Акрамя таго, гэты рэжым зарадкі паляпшае функцыі кіравання і кантролю BMS, павышае бяспеку і інтэлект зарадкі, а таксама спрашчае стомную задачу ўстанаўлення параметраў зарадкі аператарам зараднай прылады, даючы зараднай прыладзе лепшую адаптыўнасць. У гэтым рэжыме зараднай прыладзе не трэба адрозніваць тыпы батарэй; яму трэба толькі атрымаць бягучыя інструкцыі, якія прадстаўляюцца BMS, каб дасягнуць бяспечнай зарадкі.

Метады зарадкі сістэмы сілкавання акумулятара

У залежнасці ад розных метадаў працы, зарадку акумулятара электрамабіляў можна падзяліць на два метады: наземную зарадку і -бартавую зарадку.

Наземны метад зарадкі

Калі транспартны сродак мае патрэбу ў дадатковай зарадцы, акумулятар, які патрабуе зарадкі, здымаецца з аўтамабіля і ўсталёўваецца цалкам зараджаны акумулятар. Затым транспартны сродак ад'язджае для працягу працы або прымянення, а зняты акумулятар дапаўняецца з дапамогай наземнай сістэмы зарадкі. Прыняцце наземнага метаду зарадкі карысна для абслугоўвання акумулятара, павышэння тэрміну службы акумулятара і эфектыўнасці выкарыстання аўтамабіля, але ён прад'яўляе больш высокія патрабаванні да транспартнага сродку і зарадных сродкаў/абсталявання. Наземная зарадка далей падзяляецца на скрынкавую зарадку і інтэгральную пакетную зарадку.

(1)Зарадка скрынкіПадчас зарадкі скрынкі кожная зарадная прылада зараджае адну скрынку акумулятараў у акумулятарным блоку і звязваецца з суседнімі блокамі кіравання батарэямі для завяршэння кантролю зарадкі. Гэты метад карысны для паляпшэння выраўноўвання батарэі і падаўжэння тэрміну яе службы. Аднак гэта патрабуе вялікай колькасці зарадных прылад, мноства злучэнняў паміж акумулятарам і зараднымі прыладамі, складанай сеткі маніторынгу і больш высокага кошту. Яго структура і патрабаванні да тэхналогіі прымянення паказаны на малюнку 11-13

платформа. Сярод іх зарадная платформа падлучана да крыніцы пастаяннага току, якая адпавядае нізка{1}}напружанню аўтамабіля, стэлаж для захоўвання акумулятара, раз'ём інтэрфейсу сувязі зараднай прылады, раз'ём выхаду зараднай прылады і датчык сігналізацыі. Калі адзін скрыню з акумулятарамі размяшчаецца на зараднай платформе, нізка{3}}крыніца сілкавання забяспечвае сілкаванне блока кіравання акумулятарам. Зарадная прылада і блок кіравання акумулятарам ўзаемадзейнічаюць, каб дасягнуць кантролю зарадкі, і энергія перадаецца ад зараднай прылады да батарэі праз выхадны раз'ём зараднай прылады. Датчыкі сігналізацыі, датчыкі тэмпературы і г.д. ажыццяўляюць-кантроль на месцы падчас працэсу зарадкі.

Пры выкарыстанні скрынкавай зарадкі сістэме планавання акумулятара неабходна кантраляваць і кіраваць колькасцю, якасцю і станам усіх акумулятараў у рэжыме-часу, выконваючы такія функцыі, як захоўванне акумулятара, замена, пера-групоўка, выраўноўванне акумулятарнага блока, тэставанне фактычнай ёмістасці і экстраная апрацоўка няспраўнасцяў акумулятара.

(2)Убудаваная зарадкаПры інтэгральнай зарадцы ўсе акумулятарныя блокі, знятыя з электрамабіля, падключаюцца такім жа чынам, як яны выкарыстоўваюцца на аўтамабілі. Адна зарадная прылада выкарыстоўваецца для зарадкі ўсяго акумулятарнага блока, і ўсе блокі кіравання акумулятарамі звязваюцца з хостам кіравання акумулятарамі і зараднай прыладай для завяршэння кантролю зарадкі. Гэты метад патрабуе меншай колькасці зарадных прылад і мае больш простую сетку маніторынгу, але ў параўнанні з метадам зарадкі ў скрынцы, выраўноўванне акумулятара горшае, а тэрмін службы меншы. Яго структура паказана на малюнку 11-14.

Параўнанне двух метадаў зарадкі паказана ў табліцы 11-4.

Табліца 11-4 Параўнанне двух метадаў зарадкі

-Метад зарадкі на борце

Калі транспартнаму сродку патрабуецца дадатковая зарадка, зарадная прылада падключаецца да зараднай разеткі, і акумулятар можна зараджаць непасрэдна, не здымаючы яго з аўтамабіля, як паказана на малюнку 11-15. Яго перавагі - гэта просты працэс зарадкі і адсутнасць такіх працэсаў, як захоўванне батарэі або замена батарэі. Аднак час зарадкі транспартнага сродку займае час працы або прымянення транспартнага сродку, што прыводзіць да зніжэння выкарыстання транспартнага сродку і робіць яго менш спрыяльным для падтрымання выраўноўвання акумулятарнага блока і падаўжэння тэрміну яго службы.

Бартавы-спосаб зарадкі ажыццяўляецца праз лініі злучэння бартавой-зараднай прылады і бартавой-сеткі, а таксама ўнутранай сеткі CAN электрамабіля, якая ўзаемадзейнічае з бартавым{3}}хостам кіравання батарэяй для завяршэння кантролю зарадкі. Структура сувязі-зарадкі на борце паказана на малюнку 11-16.

Ёсць дзве формы зарадных прылад, якія выкарыстоўваюцца для-зарадкі на борце. Адным з іх з'яўляецца-бартавая зарадная прылада, усталяваная і транспартная з транспартным сродкам, якая звычайна мае нізкую магутнасць, у асноўным ніжэй за 5 кВт для электрычных седанаў, з невялікім зарадным токам і доўгім часам зарадкі. Гэта падыходзіць для электрамабіляў, якія зараджаюцца ноччу і выкарыстоўваюцца днём. Іншы - аўтаномная хуткая зарадная прылада-, якая звычайна забяспечвае зарадку аўтамабіля на працягу 30 хвілін, здольная дадаць дастаткова энергіі, каб транспартны сродак праехаў больш за 50 км. Электрычныя седаны, якія былі выраблены, патрабуюць як-інтэрфейсу бартавой зараднай прылады, так і інтэрфейсу хуткай зараднай прылады, каб задаволіць патрэбы гэтых двух тыпаў зараднай прылады, што азначае наяўнасць двух інтэрфейсаў, размешчаных паралельна. На малюнку 11-17 паказаны інтэрфейс зарадкі электрамабіля Nissan Leaf.