Hvað er rafhlöðuöryggisstjórnunarkerfi?
öryggisstjórnun
Rafhlöðuöryggisstjórnunarkerfið tryggir fyrst og fremst örugga og skilvirka notkun rafhlöðupakkans, kemur í veg fyrir að kvikni í honum vegna hás hitastigs eða bilun vegna lágs hitastigs. Þar sem rafhlöðupakkinn er háspennubúnaður er há-einangrunarvarnarkerfi nauðsynlegt til að tryggja öryggi farþega og gangandi vegfarenda. Öryggisstjórnunarkerfið rafgeyma verður að geta hámarkað afköst bæði rafhlöðunnar og ökutækisins á sama tíma og það tryggir örugga notkun ökutækisins. Þróun öryggisstjórnunarkerfa rafgeyma hefur mikla þýðingu til að tryggja öryggi mannslífa og eigna og efla þróun rafknúinna ökutækja.
Háspennueinangrunarprófunarkerfi-
Orkugeymslutæki í rafknúnum farartækjum, eins og rafhlöðupakkar, efnarafalur eða ofurþéttar, starfa á spennu sem er langt umfram öruggt spennusvið fyrir mannslíkamann; sumir rafbílar eru jafnvel með rafhlöðupakka sem ganga á 600V. Einangrunarafköst einangrunarefna í ökutækinu versna smám saman við notkun vegna slits og aukinn raki dregur einnig úr einangrunarafköstum á milli háspennu rafhlöðunnar og undirvagnsins. Þegar einangrunarlagið á jákvæðu og neikvæðu skautunum á rafgeyminum er slitið og kemst í snertingu við undirvagninn myndast lekstraumslykkja sem hefur áhrif á virkni mótorstýringarinnar, annarra lágspennu raftækja og stofnar jafnvel öryggi farþega í hættu. Þegar einangrunin milli margra punkta rafhlöðupakkarásarinnar og undirvagnsins eldist, á sér stað sjálfsafhleðsla og orkusöfnun, sem gæti leitt til elds í alvarlegum tilvikum. Til að tryggja örugga notkun ökutækisins verður að setja upp einangrunarbúnað til að fylgjast með einangrunarviðnáminu milli háspennukerfisins og undirvagnsins í rauntíma.
Algengar einangrunarprófunaraðferðir eru:
1. Bein lekamælingaraðferð
Í DC kerfum er þetta einfaldasta og hagnýtasta aðferðin. Stilltu margmæli á núverandi svið og tengdu hann í röð á milli jákvæðu skautsins á rafhlöðupakkanum og hlíf tækisins (eða jörð). Þetta mun greina lekastrauminn á milli neikvæðu skautsins á rafhlöðupakkanum og hlífinni. Á sama hátt er hægt að tengja það í röð á milli neikvæðu klemmans og hlífarinnar til að greina lekastrauminn milli jákvæðu klemmunnar og hlífarinnar. Þessi aðferð er einföld og auðveld í framkvæmd og er almennt notuð við-bilanagreiningu á staðnum og venjubundnum skoðunum ökutækja.
2. Núverandi skynjunaraðferð
Hall áhrif straumskynjari er algeng aðferð til að greina leka í háspennu DC kerfum. Jákvæðu og neikvæðu rafmagnsrúturnar í rafhlöðukerfinu fara saman í sömu átt í gegnum straumskynjarann. Þegar það er enginn lekastraumur er straumurinn sem flæðir frá jákvæðu skautinni jafn og straumurinn sem fer aftur í neikvæða terminalinn. Þess vegna er straumurinn sem fer í gegnum straumskynjarann núll og útgangsspenna straumskynjarans er núll. Þegar leki á sér stað er útgangsspenna straumskynjarans ekki núll. Tákn þessarar spennu er hægt að nota til að ákvarða frekar hvort lekastraumurinn kemur frá jákvæðu eða neikvæðu klemmu aflgjafans. Hins vegar, þessi prófunaraðferð krefst þess að rafhlöðupakkinn sem er í prófun sé starfhæfur, með straum sem flæðir inn og út. Það getur ekki metið einangrunarafköst rafhlöðukerfisins við jörð við aðstæður án-álags.
3. Mæliaðferð einangrunarþolsmælis
Þessi aðferð notar einangrunarviðnámsmæli til að mæla viðnámsgildi einangrunar. Einangrunarviðnámsmælir, almennt þekktur sem megóhmmælir, er oft knúinn af-handsveifuðum rafal, þess vegna einnig kallaður megohmmeter. Kvarðinn er byggður á einangrunarviðnámi og er algengt mælitæki í rafmagnsverkfræði. Virkni hennar er sýnd á mynd 8-29.
Tækið virkar með því að virkja tækið eða netið sem verið er að prófa með spennu, mæla síðan strauminn sem myndast við örvunina og nota lögmál Ohms til að mæla viðnámið. Einangrunarviðnámsmælirinn samanstendur aðallega af tveimur hlutum: handsveifuðum-rafalli og segulrafmagnshlutfallsmæli. Með því að sveifla handfanginu framleiðir -handsveifaði rafalinn AC háspennu, sem er leiðrétt með díóða til að veita DC háspennu til mælinga. Segulrafmagnshlutfallsmælirinn mælir síðan hlutfall straumsins í spennuspólunni og straumspólunni og vísirinn gefur til kynna viðnámskvarðann.
Ofangreindar þrjár aðferðir nota allar sérbúnað fyrir lekastraums- og einangrunarviðnámsprófanir, sem veldur ákveðnum erfiðleikum við samþættingu í rafhlöðustjórnunarkerfi. Hringrásarmælingaraðferðir eru oftar notaðar í rafhlöðustjórnunarkerfum. Meginreglan um almennt notaða DC-spennueinangrunarmælingu er sýnd á mynd 8-30.
Í þessari blokkarmynd eru R₁, R₂, R₃ og R₄ há-viðnám (td 500kΩ eða hærra), sem tryggir að einangrunarstigið lækki ekki tilbúnar við mælingu. Rₙ og Rₚ eru einangrunarviðnám jákvæðu og neikvæðu skautanna á rafhlöðupakkanum við yfirbygging ökutækisins, í sömu röð. R' og R" eru spennuskilsviðnám með litlum viðnámum (td um 2000Ω), sem gerir A-D umbreytingarflögunni kleift að fá hliðræn merki á mV-stigi yfir þá.
Þegar rofi S er í slökktu ástandi er hægt að fá spennugildin yfir Rₙ og Rₚ í gegnum mælikubbinn, sem leiðir til eftirfarandi jöfnu:
Í formúlunni tákna V₁ og V₂ spennu við jörðu á jákvæðu og neikvæðu rásarstöngunum þegar rofi S er opinn.
Á sama hátt, þegar rofi S er lokaður, er hægt að fá aðra jöfnu:
Í formúlunni tákna V'₁ og V'₂ jákvæðu og neikvæðu spennu á straumstiku til jarðar þegar S er lokað.
Þar sem viðnámsgildi raðviðnámanna R₁, R₂, R₃, R₄, R og R' eru þekkt, er hægt að nota jöfnukerfið (8-5) og (8-6) til að leysa fyrir R₊ og R₋.
Aðrar einangrunarviðnámsmælingaraðferðir sem notaðar eru í rafhlöðustjórnunarkerfum eru meðal annars jafnvægisbrúaraðferðin, há-tíðnimerkjainnspýtingsaðferðin og hjálparaflgjafaaðferðin. Eftir því sem spenna rafgeyma eykst og notkun þeirra verður útbreiddari, verður einangrunaröryggi rafknúinna ökutækja sífellt mikilvægara og vísindamenn eru stöðugt að hanna og staðfesta ýmsar einangrunarvöktunaraðferðir.
Hámarksafl
SOP (State of Power) er hámarksafl sem rafhlaða getur losað eða tekið í sig innan fyrirfram ákveðins tímabils. Hámarksafl er notað til að meta hleðslu- og afhleðslumörk rafhlöðu við mismunandi hleðsluástand, gegnir mikilvægu hlutverki við að hámarka samsvörun milli rafhlöðupakka og afköst ökutækis, auk þess að hámarka endurnýjandi hemlunarvirkni rafmótorsins. Það hefur einnig umtalsvert fræðilegt og hagnýtt gildi fyrir skynsamlega notkun rafhlaðna, forðast ofhleðslu eða of-afhleðslu, bæta öryggi rafhlöðunnar og lengja endingu rafhlöðunnar. Hins vegar er hámarksafl rafhlöðunnar háð fjölmörgum öryggistakmörkunum; aðeins hámarksafl innan þessara öryggismarka hefur hagnýta þýðingu. Þessi hluti fjallar um nokkrar rafhlöðubreytur sem takmarka hámarksafl og kannar tengslin milli rafhlöðuöryggis og hámarksafls.
1. Hitastig-Tengdar takmarkanir
Leiðni raflausnarinnar og virkni rafskauts- og bakskautsefna breytist með hitastigi og hefur þannig áhrif á efri mörk hleðslu og afhleðslu rafhlöðunnar. Hraði rafskautanna minnkar eftir því sem hitastigið lækkar. Hitastig hefur einnig áhrif á flutningshraða jóna og rafeinda í raflausninni. Þessi tíðni hækkar með hækkandi hitastigi og öfugt. Ennfremur, ef hitastigið er of hátt, fer yfir tilgreind hitastigsmörk, mun efnajafnvægið innan rafhlöðunnar raskast, sem veldur öryggisvandamálum rafhlöðunnar.
Eins og sýnt er á mynd 8-31 breytist hámarksafl rafhlöðunnar með hitastigi og sýnir greinilega ólínulega feril. Hámarksafl minnkar þegar hitastig lækkar, breytist hægt við lágt hitastig. Hámarksafl eykst þegar hitastig hækkar, en of hátt hitastig gerir varmaleiðni erfiða, sem hefur neikvæð áhrif á öryggi rafhlöðunnar og endingu.
2. Hleðsluástand (SOC)-Tengdar takmarkanir
SOC takmörkunin á SOP (Start of Operation) er hönnuð til að koma í veg fyrir ofhleðslu og of-afhleðslu rafhlöðunnar meðan á notkun stendur, sem tryggir öryggi rafhlöðunnar. Þegar sambandið milli hámarksafls og SOC er rannsakað verður einnig að huga að áhrifum þátta eins og hitastigs og hleðslu/hleðsluhraða á SOC til að bæta nákvæmni SOC mælinga. Eins og sýnt er á mynd 8-32, með aukningu á hleðsluástandi (SOC), eykst losunaraflið á meðan hleðsluaflið minnkar. Til dæmis, innan sama SOC sviðs, þegar SOC eykst úr 10% í 90%, eykst hámarkshleðsluafl úr 222W í 693W, en hámarkshleðsluafl minnkar úr 675W í 300W. Með því að rannsaka hámarksaflið undir mismunandi SOC-skilyrðum er hægt að meta hleðslu- og afhleðslugetu rafhlöðunnar, veita gögn og tæknilega aðstoð við notkun þess í rafknúnum ökutækjum.
3. Takmarkanir byggðar á Ohmic Resistance
Eins og sýnt er á mynd 8-33 er hámarksafl rafhlöðu í um það bil öfugu hlutfalli við ómíska innri viðnám hennar. Því minni sem ómísk innri viðnám er, því meiri og hraðari er hámarksaflframleiðsla; öfugt, því meiri sem ómísk innri viðnám er, því minni og hægari er hámarksaflframleiðsla.
Hitastig rafhlöðunnar, hleðsluástand (SOC) og innra viðnám eru öll nátengd öryggisstöðu hennar. Þess vegna verður rekstrarástand rafhlöðunnar (SOP) að uppfylla þær takmarkanir sem þessir þrír þættir setja til að tryggja örugga notkun og lengja líftíma hennar.
