Hverjar eru hleðslustýringaraðferðir fyrir rafhlöðukerfi?

Hverjar eru hleðslustýringaraðferðir fyrir rafhlöðukerfi?

Hleðslustjórnunarstefna fyrir rafhlöðukerfi

Fyrir stóra-samþætta notkun rafhlöðupakka, auk þess að huga að efnafræðilegum og eðlisfræðilegum eiginleikum rafhlöðunnar sjálfrar, er einnig nauðsynlegt að huga að geymsluaðferð rafhlöðunnar, geymsluumhverfi, aðstæður hleðslubúnaðar, öryggisvandamál tengd miðlægri geymslu og hleðslu og áhrifin á raforkukerfið.

Meðal margra þátta ætti aðalábyrgðin og íhugunin að vera hleðsluöryggi rafhlöðunnar, sem þýðir að móta sérsniðna forgangsröðun hleðslustýringarbreytu sem byggir á mismunandi gerðum rafhlöðu og fylgjast með og stjórna ferlinu meðan á hleðslu stendur. Á núverandi stigi rafhlöðustjórnunarkerfa og hleðslutækni hefur orðið mögulegt að greina breytur einstakra frumna í rafhlöðukerfinu meðan á hleðsluferlinu stendur. Þess vegna, til að tryggja hleðsluöryggi, ætti að fylgjast eins mikið með breytum einstakra rafhlöðufrumna og mögulegt er.

Hvað varðar hleðslustjórnunaraðferðir, þá er verulegur munur á samsettum rafhlöðum og einstökum frumum. Eins og er, eru margar aðferðir notaðar, aðallega með samskiptum milli rafhlöðustjórnunarkerfisins (BMS) og hleðslutækisins, til að stjórna hleðslu út frá dæmigerðum breytum einstakra frumna í rafhlöðupakkanum. Grunnstýringarhugmyndin er að hámarka nothæfa afkastagetu rafhlöðupakkans á sama tíma og rafhlöðuöryggi er tryggt. Færibreytur einstakra rafhlöðufrumna eru afar mikilvægar til að tryggja hleðsluöryggi. Þess vegna notar hleðslubreytustjórnunarstefnan oft aðferð til að stilla hleðslubreytur byggðar á öfgagildum, sem þýðir að einblína á færibreytur einstakra frumna í rafhlöðukerfinu í samræmi við mismunandi rafhlöðugerðir. Rafknúin ökutæki nota oft forgangsregluna sem gefin er af hleðslukerfi rafhlöðukerfisins Tafla 11-3 til að framkvæma heildarstillingar á hleðslubreytum og halda öfgakenndum breytum innan rafhlöðupakkans innan takmarkaðs sviðs.

Ef litíum mangan oxíð rafhlaða er tekin sem dæmi, þá er hleðsla framkvæmd með stöðugri straums-stöðuspennuaðferð. Í hleðsluferlinu er fyrsti áherslan á að greina einstaka frumuspennu í rafhlöðupakkanum. Ef einhver einstök frumuspenna fer yfir hámarks leyfilega spennu (svo sem 4,25V), ætti að minnka heildarhleðslumarkstrauminn til að stjórna hækkun einstakra frumuspennu. Á sama tíma er hitastig rafhlöðunnar greint með reglulegu millibili. Ef einhver einstakur frumuhiti fer yfir meðalhita rafhlöðupakkans um 5 gráður ætti að minnka hleðslumarkstrauminn, sem takmarkar hraða hitahækkunar. Undir fágaðri stjórnun og eftirliti getur aðlögun spennumarka einnig byggt á breytingum á hleðsluhita rafhlöðunnar. Til dæmis, þegar hitastig rafhlöðunnar er á lægra sviði, eru efri mörk hleðsluspennunnar hækkuð til að auka hleðslugetu rafhlöðupakkans; þegar hitastig rafhlöðunnar er á hærra bili eru efri mörk hleðsluspennunnar lækkuð til að tryggja öryggi rafhlöðunnar.

Tafla 11-3 Forgangur hleðsluþáttastjórnunaraðferða fyrir rafhlöðupakka

Hleðslustjórnunarstilling fyrir rafhlöðukerfi

Innleiðing hleðslustefnunnar krefst árangursríkrar gagnaflutnings og rauntíma-færibreytudóms milli rafhlöðukerfisins og hleðslutæksins. Rafhlöðustjórnunarkerfið (BMS) lýkur því verkefni að safna breytum í rafhlöðukerfið. Samtímis, meðan á núverandi snjallhleðsluferli stendur, með því að hafa samskipti við hleðslutækið, tryggir það öryggi hleðsluferlisins og nær skilvirkri stjórn á rafhlöðunni.

Grunnkerfisuppbygging hleðslustjórnunarhamsins er sýnd á mynd 11-12.

Hlutverk BMS er að ná fram netvöktun á rafhlöðustöðu (hitastig rafhlöðunnar, einstakra frumuspennu, vinnustraum, einangrun milli rafhlöðunnar og hleðslubunkans), SOC mat, stöðugreiningu (hvort SOC er of hátt, hvort hitastig rafhlöðunnar sé of hátt/lágt, hvort einstaka frumuspenna sé of há/lág, hitastigshækkun rafhlöðunnar, hvort það sé of mikið bilun, hvort það sé galli í rafhlöðunni, greining, hvort rafhlöðupakkinn hefur bilanir, eða samskiptagalla osfrv.) og innleiða nauðsynlega hitastjórnun. Helstu verkefni hleðslutæksins eru aflbreyting, lokað-lykkjustjórnun á úttaksspennu og straumi, nauðsynleg vernd og samskipti við BMS til að ná yfirgripsmiklum skilningi á rafhlöðustöðu og kraftmikilli aðlögun útgangsstraums. Þegar hlaða þarf rafhlöðupakkann, auk þess að tengja þarf helstu jákvæðu og neikvæðu rafmagnslínur úttaks hleðslutækisins við rafhlöðupakkann, er einnig bætt við samskiptalínu til að deila gögnum milli BMS og hleðslutækisins.

Þessi hleðsluhamur kemur á samskiptatengingu milli rafhlöðustjórnunarkerfisins og hleðslukerfisins, sem gerir kleift að deila gögnum. Þetta gerir færibreytum sem tengjast öryggi, svo sem spennu, hitastigi og einangrunarafköst rafhlöðunnar í gegnum hleðsluferlið, kleift að taka þátt í hleðslustjórnun og stjórnun rafhlöðunnar. Þetta gerir hleðslutækinu kleift að skilja að fullu stöðu og upplýsingar rafhlöðunnar og aðlaga hleðslustrauminn í samræmi við það og kemur í raun í veg fyrir ofhleðslu og of hátt hitastig í öllum rafhlöðum innan pakkans og eykur þar með öryggi raðtengdrar rafhlöðu-. Ennfremur bætir þessi hleðslustilling stjórnunar- og stjórnunaraðgerðir BMS, eykur öryggi og upplýsingaöflun hleðslunnar og einfaldar það leiðinlega verkefni að stilla hleðslubreytur af hleðslutækinu, sem gefur hleðslutækinu betri aðlögunarhæfni. Í þessari stillingu þarf hleðslutækið ekki að greina á milli rafhlöðutegunda; það þarf aðeins að fá núverandi leiðbeiningar frá BMS til að ná öruggri hleðslu.

Hleðsluaðferðir fyrir rafhlöðukerfi

Samkvæmt mismunandi notkunaraðferðum er hægt að skipta rafhleðslu rafhlöðu fyrir rafbíla í tvær aðferðir: jarðhleðslu og-hleðslu um borð.

Aðferð við jarðhleðslu

Þegar ökutækið þarfnast viðbótarhleðslu er rafhlaðan sem þarfnast hleðslu fjarlægð úr ökutækinu og fullhlaðin rafhlaða sett í. Ökutækið fer síðan til að halda áfram notkun eða notkun og rafhlaðan sem fjarlægð var er bætt við með því að nota jarðhleðslukerfi. Að taka upp hleðsluaðferðina á jörðu niðri er gagnlegt fyrir viðhald rafhlöðunnar, bætir endingu rafhlöðunnar og skilvirkni ökutækja, en það gerir meiri kröfur til ökutækisins og hleðsluaðstöðu/búnaðar. Jarðhleðsla er frekar skipt í kassahleðslu og samþætta pakkahleðslu.

(1)Box hleðslaMeðan á hleðslu stendur hleður hvert hleðslutæki einn kassa af rafhlöðum í rafhlöðupakkanum og hefur samskipti við aðliggjandi rafhlöðustjórnunareiningar til að ljúka hleðslustjórnuninni. Þessi aðferð er gagnleg til að bæta jöfnun rafhlöðupakkans og lengja endingartíma hans. Hins vegar þarf mikið af hleðslutæki, margar tengingar milli rafhlöðupakka og hleðslutæki, flókið eftirlitsnet og hærri kostnað. Uppbygging þess er sýnd á mynd 11-13.og kröfur um notkunartækni

pallur. Meðal þeirra er hleðslupallinn tengdur við DC aflgjafa sem er í samræmi við lágspennu aflgjafa ökutækisins, rafhlöðugeymslu, hleðslutengi fyrir samskiptaviðmót, úttakstengi fyrir hleðslutæki og viðvörunarskynjara. Þegar stakur kassi af rafhlöðum er settur á hleðslupallinn veitir lágspennuaflgjafinn rafhlöðustjórnunareiningunni orku. Hleðslutækið og rafhlöðustjórnunareiningin hafa samskipti til að ná hleðslustjórnun og orka er send frá hleðslutækinu til rafhlöðunnar í gegnum úttakstengi hleðslutækisins. Viðvörunarskynjarar, hitaskynjarar o.s.frv., gera sér grein fyrir-vöktun á staðnum meðan á hleðslu stendur.

Þegar kassahleðsla er notuð þarf rafhlöðuáætlanakerfið að fylgjast með og stjórna magni, gæðum og stöðu allra rafhlaðna í rauntíma-, framkvæma aðgerðir eins og rafhlöðugeymslu, skipti, endur-flokkun, rafhlöðupakkajöfnun, raungetuprófun og neyðarmeðferð á rafhlöðubilunum.

(2)Innbyggð pakki hleðslaMeð samþættri hleðslu eru allir rafhlöðukassar sem fjarlægðir eru úr rafbílnum tengdir á þann hátt sem þeir eru notaðir á ökutækinu. Eitt hleðslutæki er notað til að hlaða allan rafhlöðupakkann og allar rafhlöðustjórnunareiningar hafa samskipti við rafhlöðustjórnunargestgjafann og hleðslutækið til að ljúka hleðslustjórnuninni. Þessi aðferð krefst færri hleðslutækja og hefur einfaldara eftirlitsnet, en miðað við kassahleðsluaðferðina er jöfnun rafhlöðupakkans lakari og endingartíminn styttri. Uppbygging þess er sýnd á mynd 11-14.

Samanburður á hleðsluaðferðunum tveimur er sýndur í töflu 11-4.

Tafla 11-4 Samanburður á hleðsluaðferðunum tveimur

Hleðsluaðferð- um borð

Þegar ökutækið þarfnast viðbótarhleðslu er hleðslutækið tengt við hleðslutlöguna og hægt er að hlaða rafgeyminn beint án þess að vera fjarlægður úr ökutækinu, eins og sýnt er á mynd 11-15. Kostir þess eru einfalt hleðsluferli og það felur ekki í sér ferla eins og rafhlöðugeymslu eða rafhlöðuskipti. Hins vegar tekur hleðslutími ökutækisins notkunar- eða notkunartíma ökutækisins, sem leiðir til minni nýtingar ökutækis og gerir það síður til þess fallið að viðhalda jöfnun rafhlöðupakkans og lengja endingartíma hans.

Hleðsluaðferðin um-borð fer fram í gegnum tengilínur-hleðslutækisins og-netsins um borð, og innra CAN net rafknúinnar ökutækis, í samskiptum við-rafhlöðustjórnunargestgjafann um borð til að ljúka hleðslustjórnuninni. Uppbygging -hleðslusamskipta um borð er sýnd á mynd 11-16.

Það eru tvenns konar hleðslutæki sem notuð eru við-hleðslu um borð. Önnur er-hleðslutækið sem er sett upp og borið með ökutækinu, sem hefur yfirleitt lágt afl, að mestu undir 5KW fyrir rafbíla, með lítinn hleðslustraum og langan hleðslutíma. Þetta er hentugur fyrir rafbíla sem hlaða á nóttunni og eru notuð á daginn. Hinn er hraðhleðslutækið utan-borðs, sem almennt tryggir að ökutækið sé hlaðið innan 30 mín., sem getur bætt nægu afli til að ökutækið geti ferðast yfir 50 km. Rafknúnir fólksbílar sem hafa verið framleiddir þurfa bæði-hleðsluviðmót og hraðhleðslutæki til að mæta þörfum þessara tveggja tegunda hleðslutækja, sem þýðir að hafa tvö viðmót samhliða. Mynd 11-17 sýnir hleðsluviðmót Nissan Leaf rafbílsins.