Шта је систем управљања безбедношћу батерије?
управљање безбедношћу
Систем управљања безбедношћу батерије првенствено обезбеђује безбедан и ефикасан рад батерије, спречавајући њено запаљење услед високих температура или квар услед ниских температура. Пошто је батерија високонапонски-уређај, високонапонски-систем заштите изолације је неопходан да би се осигурала безбедност путника у возилу и пешака. Систем управљања безбедношћу батерије мора бити у стању да максимизира перформансе и батерије и возила, док истовремено обезбеђује безбедан рад возила. Развој система управљања безбедношћу батерија је од великог значаја за обезбеђивање безбедности живота и имовине и промовисање развоја електричних возила.
Високо{0}}систем за испитивање изолације
Уређаји за складиштење енергије у електричним возилима, као што су батерије за напајање, горивне ћелије или суперкондензатори, раде на напонима који далеко превазилазе безбедни опсег напона за људско тело; неки електрични аутобуси имају чак и батерије које раде на 600В. Перформансе изолације изолационих материјала у возилу постепено се погоршавају током употребе услед хабања, а повећана влажност такође смањује перформансе изолације између батерије високог напона{2}}а и шасије. Када се изолациони слој позитивних и негативних терминала батерије истроши и дође у контакт са шасијом, ствара се петља струје цурења, што утиче на рад контролера мотора, других нисконапонских-електричних уређаја, па чак и угрожава безбедност путника. Када изолација између више тачака кола батерије и шасије стари, долази до самопражњења-и акумулације енергије, што у тешким случајевима може довести до пожара. Да би се обезбедио безбедан рад возила, мора се инсталирати уређај за детекцију перформанси изолације да би се пратио отпор изолације између система високог{8}}напона и шасије у реалном времену.
Најчешће коришћене методе испитивања изолације укључују:
1. Метода директног мерења цурења
У системима једносмерне струје ово је најједноставнији и најпрактичнији метод. Подесите мултиметар на опсег струје и повежите га серијски између позитивног терминала батерије и кућишта уређаја (или масе). Ово ће открити струју цурења између негативног терминала батерије и кућишта. Слично, може се серијски повезати између негативног терминала и кућишта да би се открила струја цурења између позитивног терминала и кућишта. Овај метод је једноставан и лак за примену и обично се користи у-откривању кварова на лицу места и рутинским прегледима возила.
2. Цуррент Сенсинг Метход
Сензор струје са Холовим ефектом је уобичајен метод за откривање цурења у високонапонским{0}}системима једносмерне струје. Позитивна и негативна магистрала акумулаторског система пролазе заједно у истом правцу кроз струјни сензор. Када нема струје цурења, струја која тече са позитивног терминала једнака је струји која се враћа на негативни терминал. Према томе, струја која пролази кроз струјни сензор је нула, а излазни напон сензора струје је нула. Када дође до цурења, тренутни излазни напон сензора није нула. Знак овог напона се може користити за даље одређивање да ли струја цурења потиче од позитивног или негативног терминала напајања. Међутим, овај метод тестирања захтева да батерија која се тестира ради, са струјом која тече и излази. Не може да процени перформансе изолације батеријског система од уземљења под-условима без оптерећења.
3. Метода мерења мерача отпора изолације
Ова метода користи мерач отпора изолације за мерење вредности отпора изолације. Мерач изолационог отпора, уобичајено познат као мегоомметар, често се напаја помоћу ручног-генератора, па се стога назива и мегоомметар. Његова скала је заснована на отпору изолације и уобичајено је коришћен мерни инструмент у електротехници. Његов принцип рада је приказан на слици 8-29.
Инструмент ради тако што побуђује уређај или мрежу која се тестира напоном, затим мери струју коју генерише побуда и користи Охмов закон за мерење отпора. Мерач изолационог отпора се углавном састоји од два дела: ручног-генератора и магнетоелектричног мерача односа. Покретањем ручке, ручни-генератор генерише наизменичну струју високог напона, који се исправља помоћу диоде да би се обезбедио ДЦ високи напон за мерење. Мерач магнетоелектричног односа затим мери однос струје у напонском калему и струјном калему, а показивач показивача показује скалу отпора.
Све наведене три методе користе сопствену опрему за испитивање струје цурења и отпора изолације, што представља одређене потешкоће за интеграцију у системе управљања батеријама. Методе мерења кола се чешће користе у системима за управљање батеријама. Принцип обично коришћеног мерења изолације једносмерног напона приказан је на слици 8-30.
У овом блок дијаграму, Р₁, Р₂, Р₃ и Р₄ су отпорници са високим-отпором (нпр. 500 кΩ или више), који обезбеђују да се ниво изолације вештачки не смањи током мерења. Рₙ и Рₚ су отпори изолације позитивних и негативних терминала акумулатора према каросерији возила, респективно. Р' и Р" су отпорници за дјелитељ напона са малим отпорима (нпр. око 2000Ω), што омогућава А-Д конверзијском чипу да добије аналогне сигнале нивоа мВ- преко њих.
Када је прекидач С у искљученом стању, вредности напона између Рₙ и Рₚ се могу добити преко мерног чипа, што доводи до следеће једначине:
У формули, В₁ и В₂ представљају напоне на масу позитивних и негативних сабирница када је прекидач С отворен.
Слично, када је прекидач С затворен, може се добити друга једначина:
У формули, В'₁ и В'₂ представљају позитивне и негативне напоне сабирница према земљи када је С затворен.
Пошто су вредности отпора серијских отпорника Р₁, Р₂, Р₃, Р₄, Р и Р' познате, систем једначина (8-5) и (8-6) се може користити за решавање за Р₊ и Р₋.
Друге методе мерења изолационог отпора које се користе у системима за управљање батеријама укључују метод балансираног моста, метод убризгавања сигнала високе{0}}е фреквенције и метод помоћног напајања. Како се напон акумулатора повећава и њихова примена постаје све раширенија, безбедност изолације електричних возила постаје све важнија, а истраживачи континуирано дизајнирају и потврђују различите методе праћења изолације.
Пеак Повер
СОП (Стате оф Повер) је максимална снага коју батерија може да ослободи или апсорбује у унапред одређеном временском интервалу. Вршна снага се користи за процену граница пуњења и пражњења акумулатора под различитим стањима напуњености, играјући кључну улогу у оптимизацији усклађивања између комплета батерија за напајање и перформанси снаге возила, као и максимизирања функције регенеративног кочења електромотора. Такође има значајну теоријску и практичну вредност за рационално коришћење батерија, избегавање прекомерног пуњења или прекомерног-пражњења, побољшање безбедности батерије и продужење века трајања батерије. Међутим, вршна снага батерије подлеже бројним безбедносним ограничењима; само вршна снага унутар ових безбедносних граница има практични значај. Овај одељак говори о неким параметрима батерије који ограничавају вршну снагу и истражује однос између безбедности батерије и вршне снаге.
1. Ограничења заснована на температури{1}}
Проводљивост електролита и активност материјала аноде и катоде се мењају са температуром, утичући на горњу границу снаге пуњења и пражњења батерије. Брзина реакције електрода се смањује како температура пада. Температура такође утиче на брзину транспорта јона и електрона у електролиту. Ове стопе се повећавају са повећањем температуре и обрнуто. Штавише, ако је температура превисока и премашује наведену температурну границу, хемијска равнотежа унутар батерије ће бити поремећена, узрокујући безбедносне проблеме батерије.
Као што је приказано на слици 8-31, вршна снага батерије се мења са температуром, показујући јасну нелинеарну криву. Вршна снага се смањује како температура опада, полако се мења на ниским температурама. Максимална снага расте како температура расте, али превисоке температуре отежавају расипање топлоте, што негативно утиче на безбедност и животни век батерије.
2. Ограничења заснована на стању напуњености (СОЦ)-
Ограничење СОЦ за СОП (почетак рада) је дизајнирано да спречи прекомерно пуњење и прекомерно{0}}пражњење батерије током рада, обезбеђујући безбедност батерије. Када се проучава однос између вршне снаге и СОЦ, утицај фактора као што су температура и брзина пуњења/пражњења на СОЦ се такође мора узети у обзир да би се побољшала тачност мерења СОЦ. Као што је приказано на слици 8-32, са повећањем стања напуњености (СОЦ), снага пражњења расте док се снага пуњења смањује. На пример, у оквиру истог опсега СОЦ, када се СОЦ повећа са 10% на 90%, вршна снага пражњења се повећава са 222В на 693В, док се вршна снага пуњења смањује са 675В на 300В. Проучавање вршне снаге под различитим СОЦ условима може проценити капацитет пуњења и пражњења батерије, пружајући податке и техничку подршку за њену употребу у електричним возилима.
3. Ограничења заснована на омском отпору
Као што је приказано на слици 8-33, вршна снага батерије је приближно обрнуто пропорционална њеном унутрашњем отпору ома. Што је мањи омски унутрашњи отпор, већа је и бржа излазна вршна снага; обрнуто, што је већи омски унутрашњи отпор, то је вршна излазна снага мања и спорија.
Температура батерије, стање напуњености (СОЦ) и унутрашњи отпор су уско повезани са њеним безбедносним статусом. Стога, стање рада батерије (СОП) мора задовољити ограничења која намећу ова три фактора како би се осигурао безбедан рад и продужио њен животни век.
