Chì sò e strategie di cuntrollu di carica per i sistemi di batterie di energia?
Strategia di cuntrollu di carica di u sistema di batterie di l'energia
Per l'applicazione integrata di grande -scala di i pacchetti di batterie di energia, in più di cunsiderà e proprietà chimiche è fisiche di a batteria di energia stessu, hè ancu necessariu di cunsiderà u metudu di almacenamentu di a batteria, l'ambiente di almacenamentu, e cundizioni di l'equipaggiu di carica, i prublemi di sicurezza ligati à u almacenamentu è a carica centralizzata, è l'impattu nantu à a rete elettrica.
Frà parechji fatturi, a guaranzia primaria è a cunsiderazione deve esse a sicurità di carica di a bateria di putenza, chì significa furmulà e priorità di i paràmetri di cuntrollu di carica persunalizati basatu nantu à diversi tipi di batterie di putenza è di monitoraghju è cuntrullà u prucessu durante a carica. À u livellu attuale di i sistemi di gestione di a bateria di energia è a tecnulugia di carica, hè diventatu pussibule detectà i paràmetri di e cellule individuali in u sistema di batterie durante u prucessu di carica. Dunque, per assicurà a sicurità di a carica, i paràmetri di e cellule di batterie individuali devenu esse monitorati quantu pussibule.
In quantu à e strategie di cuntrollu di carica, ci sò differenzi significati trà e batterie assemblate è e cellule individuali. Attualmente, parechji metudi sò usati, principarmenti per mezu di a cumunicazione trà u Sistema di Gestione di Batteria (BMS) è u caricatore, per cuntrullà a carica basatu annantu à i paràmetri tipici di e cellule individuali in u pacchettu di batteria. L'idea di cuntrollu di basa hè di maximizà a capacità utilizable di u pacchettu di bateria mentre assicurendu a sicurità di a bateria. I paràmetri di e cellule di batterie individuali sò estremamente impurtanti per assicurà a sicurità di carica. Per quessa, a strategia di cuntrollu di i paràmetri di carica spessu adopta un metudu di aghjustà i paràmetri di carica basatu nantu à i valori estremi, chì significa cuncentrazione nantu à i paràmetri di e cellule estremi individuali in u sistema di batterie secondu diversi tipi di batterie. I veiculi elettrichi spessu usanu u principiu di priorità datu da u ciculu di logica di carica di u sistema di batteria di l'energia Tabella 11-3 per eseguisce l'aghjustamenti di i paràmetri di carica generale, mantenendu i paràmetri estremi in u pacchettu di batteria in un intervallu limitatu.
Pigliendu una batteria d'ossidu di lithium manganese cum'è un esempiu, a carica hè realizata utilizendu u metudu di tensione constante -custante currente. Durante u prucessu di carica, u primu focusu hè di detectà a tensione individuale di a cellula in a batteria. Se a tensione di ogni cellula individuale supera a tensione massima permessa stabilita (cum'è 4.25V), a corrente di u limitu di carica tutale deve esse ridutta per cuntrullà l'aumentu di a tensione individuale di a cellula. À u listessu tempu, a temperatura di a bateria hè rilevata à intervalli regulari. Se a temperatura di ogni cellula individuale supera a temperatura media di a batteria di 5 gradi, u limitu di carica di corrente deve esse ridutta, limitendu a rata di l'aumentu di a temperatura. Sutta una gestione è un cuntrollu raffinatu, l'aghjustamentu di u limitu di tensione pò ancu esse basatu annantu à i cambiamenti in a temperatura di carica di a batteria. Per esempiu, quandu a temperatura di a bateria hè in un intervallu più bassu, u limitu superiore di a tensione di carica hè elevatu per aumentà a capacità di carica di a batteria; quandu a temperatura di a bateria hè in un intervallu più altu, u limitu superiore di a tensione di carica hè abbassatu per assicurà a sicurezza di a bateria.
Tabella 11-3 Priorità di Strategii di cuntrollu di Parametri di Carica per i Packs di Batterie
| Priurità | Batteria di lithium-ion | Nichel-batteria à idruru di metallu | Batteria di piombu{0}àcitu |
| Altu | Tensione massima di una -cella | Velocità massima d'aumentu di a temperatura di una -cellula | Tensione massima di terminale di una sola -cella |
| A temperatura massima di una-cella | A temperatura massima di una-cella | A temperatura massima di una-cella | |
| Bassu | Tensione massima di a batteria | Tensione terminale di a batteria | Tensione terminale di a batteria |
| Corrente di carica | Corrente di carica | Corrente di carica |
Modu di gestione di carica di u sistema di batterie di l'energia
L'implementazione di a strategia di carica richiede una trasmissione di dati efficace è un ghjudiziu di parametri -in tempu reale trà u sistema di batteria è u caricatore. U Sistema di Gestione di Batterie (BMS) cumpleta u compitu di cullà i paràmetri in u sistema di batterie. Simultaneamente, durante u prucessu di carica intelligente attuale, cumunicanu cù u caricatore, assicura a sicurità di u prucessu di carica è ottene un cuntrollu efficace di a batteria.
A struttura di u sistema di basa di u modu di gestione di carica hè mostrata in Figura 11-12.
A funzione di u BMS hè di ottene u monitoraghju in linea di u statutu di a batteria (temperatura di a batteria, tensione individuale di a cellula, corrente di travagliu, insulazione trà a batteria è a pila di carica), stima di SOC, analisi di statutu (se u SOC hè troppu altu, a temperatura di a batteria hè troppu alta / bassa, a tensione individuale di a cellula hè troppu alta / bassa, l'aumentu di a temperatura di a batteria hè troppu veloce, sia l'analisi di a batteria sia troppu veloce, sia l'insulazione sia troppu veloce, sia l'isolazione sia troppu veloce, sia l'analisi di a batteria sia troppu alta o bassa, sia a temperatura di a batteria sia troppu alta / bassa). pacchettu batterie hà difetti, o difetti di cumunicazione, etc.) è implementendu a gestione termica necessaria. I travaglii principali di u caricatore sò a cunversione di l'energia, u cuntrollu di u ciclu chjusu -di a tensione di output è u currente, a prutezzione necessaria, è a cumunicazione cù u BMS per ottene una comprensione cumpleta di u statutu di a bateria è l'ajustamentu dinamicu di u currente di output. Quandu u pacchettu di batterie deve esse caricatu, in più di e linee di energia pusitivi è negativi principali di l'output di u caricatore chì deve esse cunnessu à u pacchettu di batterie, una linea di cumunicazione per u sparte di dati hè ancu aghjuntu trà u BMS è u caricatore.
Stu modu di carica stabilisce un ligame di cumunicazione trà u Sistema di Gestione di a Batteria è u sistema di carica, chì permette a spartera di dati. Questu permette à i paràmetri ligati à a sicurità, cum'è a tensione, a temperatura è a prestazione d'insulazione di a bateria in tuttu u prucessu di carica, per participà à u cuntrollu è a gestione di a carica di a batteria. Questu permette à u caricatore di capisce cumplettamente u statutu è l'infurmazioni di a batteria, è per aghjustà u currente di carica in cunsequenza, prevenendu in modu efficace a sovraccarica è temperature eccessivamente elevate in tutte e batterie in u pacchettu, migliurà cusì a sicurità di a carica di batteria cunnessa in serie-. Inoltre, stu modu di carica migliora e funzioni di gestione è di cuntrollu di u BMS, aumenta a sicurezza è l'intelligenza di a carica, è simplifica u fastidiosu compitu di stabilisce i parametri di carica da l'operatore di carica, dendu à u caricatore una megliu adattabilità. In questu modu, u caricatore ùn hà micca bisognu di distingue trà i tipi di bateria; hè solu bisognu di riceve l'istruzzioni attuale furnita da u BMS per ottene una carica sicura.
Metodi di carica di u sistema di batterie di l'energia
Sicondu i diversi metudi di operazione, a carica di a bateria di l'energia per i veiculi elettrichi pò esse divisa in dui metudi: carica in terra è carica à bordu -.
Metudu di carica in terra
Quandu u veiculu hà bisognu di carica supplementu, a batteria chì necessita di carica hè sguassata da u veiculu, è una batteria completamente carica hè stallata. U veiculu poi parte per cuntinuà l'operazione o l'applicazione, è a bateria sguassata hè supplementata cù un sistema di carica in terra. Aduttà u metudu di carica in terra hè benefica per u mantenimentu di a batteria, migliurà a vita di a batteria è l'efficienza di l'usu di u veiculu, ma pone esigenze più alte à u veiculu è e strutture di carica / equipamentu. A carica di terra hè ancu divisa in carica di scatula è carica di pacchettu integrale.
(1)Scatola di caricaDurante a carica di a scatula, ogni caricatore carica una scatula di batterie in u pacchettu di batterie è cumunicà cù unità di gestione di batterie adiacenti per compie u cuntrollu di carica. Stu metudu hè benefica per migliurà l'equalizazione di u pacchettu di bateria è allargà a so vita di serviziu. In ogni casu, hè bisognu di un gran numaru di caricatori, parechje cunnessione trà u pacchettu di bateria è i caricatori, una reta di monitorizazione cumplessa, è un costu più altu. A so struttura hè mostrata in Figura 11-13.and i so esigenze tecnulugia applicazione
piattaforma. Frà elli, a piattaforma di carica hè cunnessa à a fonte d'energia DC in cunfurmità cù l'alimentazione di bassa -tensione di u veiculu, un rack di almacenamentu di a batteria, un connettore di interfaccia di cumunicazione di caricatore, un connettore di output di carica è un sensor d'alarma. Quandu una sola scatula di batterie hè posta nantu à a piattaforma di carica, l'alimentazione di bassa -tensione furnisce energia à l'unità di gestione di a batteria. U caricatore è l'unità di gestione di a batteria cumunicanu per ottene u cuntrollu di carica, è l'energia hè trasmessa da u caricatore à a batteria attraversu u connettore di output di carica. Sensori d'allarme, sensori di temperatura, etc., realizanu u-monitoramentu di u situ durante u prucessu di carica.
Quandu aduprendu a carica di scatula, u sistema di pianificazione di a batteria hà bisognu di monitorà è gestisce a quantità, a qualità è u statutu di tutte e batterie in tempu reale -, eseguendu funzioni cum'è l'almacenamiento di a batteria, a sostituzione, a re{1}}raggruppamentu, l'equalizazione di a batteria, a prova di capacità attuale è a gestione d'emergenza di difetti di a batteria.
(2)Carica di pacchettu integraleCù a carica di u pacchettu integrale, tutte e scatuli di batterie sguassate da u veiculu elettricu sò cunnessi in a manera chì sò usati in u veiculu. Un unicu caricatore hè utilizatu per carricà tuttu u pacchettu di bateria, è tutte l'unità di gestione di a bateria cumunicanu cù l'Host di Gestione di a Batteria è u caricatore per compie u cuntrollu di carica. Stu metudu richiede menu caricatori è hà una reta di surviglianza più simplice, ma paragunatu à u metudu di carica di scatula, l'equalizazione di a batteria hè più povera, è a vita di serviziu hè più corta. A so struttura hè mostrata in Figura 11-14.
Un paragone di i dui metudi di carica hè mostratu in a Tabella 11-4.
Table 11-4 Comparazione di i dui metudi di carica
| Innò. | Carica di pacchettu integrale | Scatola di carica |
| 1 | Alta tensione di carica, poca sicurezza | Bassa tensione di carica, bona sicurezza |
| 2 | Alta putenza di un equipamentu di carica unicu, tecnulugia immatura, altu costu di l'equipaggiu | Bassa putenza di l'equipaggiu di carica unicu, tecnulugia matura, costu generale bassu |
| 3 | A diferenza di cunsistenza aumenta rapidamente | L'aumentu di a diffarenza di cunsistenza rallenta |
| 4 | L'armoniche sò relativamente grande | L'armonichi sò relativamente chjuchi |
| 5 | Ùn hè micca adattatu per a dispusizione di a batteria à a terra in modu di rimpiazzamentu | Adatta per a disposizione di a batteria à a terra in modu di rimpiazzamentu |
| 6 | Corta vita di serviziu di a bateria | Cunsidereghja a coerenza, estende in modu efficace a vita di serviziu di a batteria |
À bordu -Metudu di carica
Quandu u veiculu hà bisognu di carica supplementu, u caricatore hè cunnessu à u plug di carica, è a bateria pò esse caricata direttamente senza esse sguassata da u veiculu, cum'è mostra in Figura 11-15. I so vantaghji sò un prucessu simplice di operazione di carica è ùn implica micca prucessi cum'è u almacenamentu di a bateria o a sostituzione di a bateria. Tuttavia, u tempu di carica di u veiculu occupa u funziunamentu di u veiculu o u tempu di applicazione, purtendu à l'utilizazione più bassa di u veiculu è facendu menu favurevule à mantene l'equalizazione di u pacchettu di batteria è allargendu a so vita di serviziu.
U metudu di carica di u -bordu hè realizatu per mezu di e linee di cunnessione di u-carcatore di bordu è di a rete di -bordu, è di a rete CAN interna di u veiculu elettricu, cumunicanu cù l'ospiti di gestione di a batteria di -bordu per compie u cuntrollu di carica. A struttura di a cumunicazione di carica à bordu -si vede in Figura 11-16.
Ci hè duie forme di caricatori aduprati per a carica à bordu. Unu hè u caricatore in -bordu installatu è purtatu cù u veiculu, chì generalmente hà una putenza bassa, soprattuttu sottu à 5KW per i sedani elettrici, cù una piccula corrente di carica è un longu tempu di carica. Questu hè adattatu per i veiculi elettrici chì caricanu di notte è sò usati durante u ghjornu. L'altru hè u caricatore veloce off-bordu, chì generalmente assicura chì u veiculu hè carricu in 30min, capaci di aghjunghje abbastanza putenza per u veiculu per viaghjà più di 50km. E berline elettriche chì sò state prodotte necessitanu sia una interfaccia di caricatore à bordu -è una interfaccia di carica rapida per risponde à i bisogni di l'applicazione di sti dui tipi di carica, chì significa avè duie interfacce disposte in parallelu. A figura 11-17 mostra l'interfaccia di carica di u veiculu elettricu Nissan Leaf.
