Какво представлява системата за управление на безопасността на батерията?
управление на безопасността
Системата за управление на безопасността на батерията осигурява преди всичко безопасната и ефективна работа на батерията, като я предпазва от запалване поради високи температури или повреда поради ниски температури. Тъй като батерията е устройство с високо-напрежение, изолационната защитна система с високо-напрежение е от съществено значение за осигуряване на безопасността на пътниците в превозното средство и пешеходците. Системата за управление на безопасността на батерията трябва да е в състояние да увеличи максимално ефективността както на батерията, така и на превозното средство, като същевременно гарантира безопасна работа на превозното средство. Разработването на системи за управление на безопасността на батериите е от голямо значение за осигуряване безопасността на живота и имуществото и насърчаване на развитието на електрически превозни средства.
Система за-изпитване на изолация с високо напрежение
Устройствата за съхранение на енергия в електрически превозни средства, като захранващи батерии, горивни клетки или суперкондензатори, работят при напрежения, които далеч надвишават безопасния диапазон на напрежение за човешкото тяло; някои електрически автобуси дори имат батерии, работещи на 600V. Изолационните характеристики на изолационните материали в превозното средство постепенно се влошават по време на употреба поради износване, а повишената влажност също намалява изолационните характеристики между -захранващата батерия с високо напрежение и шасито. Когато изолационният слой на положителните и отрицателните клеми на батерията се износи и влезе в контакт с шасито, се създава верига на утечка, която засяга работата на контролера на двигателя, други електрически уреди с ниско-волтаж и дори застрашава безопасността на пътниците. Когато изолацията между множество точки на веригата на батерията и шасито остарее, възниква само-разреждане и натрупване на енергия, което потенциално води до пожар в тежки случаи. За да се гарантира безопасната работа на превозното средство, трябва да се инсталира устройство за откриване на ефективността на изолацията, за да се следи съпротивлението на изолацията между -системата за високо напрежение и шасито в реално време.
Често използваните методи за изпитване на изолацията включват:
1. Метод за директно измерване на течове
В системите с постоянен ток това е най-простият и практичен метод. Настройте мултицет на текущия диапазон и го свържете последователно между положителния извод на батерията и корпуса на устройството (или масата). Това ще открие тока на утечка между отрицателния полюс на батерията и корпуса. По същия начин, той може да бъде свързан последователно между отрицателния извод и корпуса, за да открие тока на утечка между положителния извод и корпуса. Този метод е прост и лесен за прилагане и обикновено се използва при -откриване на неизправности на място и рутинни проверки на превозни средства.
2. Метод за измерване на ток
Сензорът за ток с ефект на Хол е често срещан метод за откриване на утечка в системи за постоянен ток с високо-напрежение. Положителните и отрицателните захранващи шини на акумулаторната система преминават заедно в една и съща посока през сензора за ток. Когато няма ток на утечка, токът, протичащ от положителната клема, е равен на тока, който се връща към отрицателната клема. Следователно токът, преминаващ през сензора за ток, е нула, а изходното напрежение на сензора за ток е нула. Когато възникне утечка, текущото изходно напрежение на сензора не е нула. Знакът на това напрежение може да се използва за допълнително определяне дали токът на утечка произхожда от положителния или отрицателния извод на захранването. Въпреки това, този метод на тестване изисква тестваният пакет батерии да работи, с протичащ и излизащ ток. Не може да оцени ефективността на изолацията на акумулаторната система към земята при условия на-без натоварване.
3. Метод за измерване на изолационното съпротивление
Този метод използва измервател на съпротивлението на изолацията за измерване на стойността на съпротивлението на изолацията. Уредът за измерване на изолационното съпротивление, известен като мегаомметър, често се захранва от ръчен-генератор с коляно, поради което се нарича още мегаомметър. Неговата скала се основава на изолационното съпротивление и е често използван измервателен инструмент в електротехниката. Принципът му на работа е показан на фигура 8-29.
Инструментът работи, като възбужда тестваното устройство или мрежа с напрежение, след което измерва тока, генериран от възбуждането, и използва закона на Ом за измерване на съпротивлението. Измервателят на изолационното съпротивление се състои основно от две части: ръчен-генератор и измервател на магнитоелектричното съотношение. Чрез завъртане на дръжката ръчно{3}}генераторът генерира променливотоково високо напрежение, което се коригира от диод, за да осигури постоянен ток високо напрежение за измерване. След това измервателят на магнитоелектричното съотношение измерва съотношението на тока в бобината за напрежение и бобината за ток, а индикаторът на стрелката показва скалата на съпротивлението.
Горните три метода използват собствено оборудване за изпитване на ток на утечка и съпротивление на изолацията, което създава определени трудности за интегриране в системи за управление на батерията. Методите за измерване на веригата се използват по-често в системите за управление на батерията. Принципът на често използваното измерване на изолацията на постоянно напрежение е показан на Фигура 8-30.
В тази блокова схема R₁, R₂, R3 и R₄ са резистори с високо -съпротивление (напр. 500 kΩ или по-високи), гарантиращи, че нивото на изолация няма да се намали изкуствено по време на измерване. Rₙ и Rₚ са съпротивленията на изолацията на положителните и отрицателните полюси на акумулаторната батерия към каросерията, съответно. R' и R" са разделителни резистори на напрежение с малки съпротивления (напр. около 2000Ω), позволяващи на A-D преобразуващия чип да получава аналогови сигнали на mV-ниво през тях.
Когато превключвателят S е в изключено състояние, стойностите на напрежението през Rₙ и Rₚ могат да бъдат получени чрез измервателния чип, което води до следното уравнение:
Във формулата V₁ и V₂ представляват напреженията към земята на положителните и отрицателните шини, когато превключвателят S е отворен.
По същия начин, когато превключвателят S е затворен, може да се получи друго уравнение:
Във формулата V'₁ и V'₂ представляват положителните и отрицателните напрежения на шините към земята, когато S е затворен.
Тъй като стойностите на съпротивлението на серийните резистори R₁, R₂, R3, R₄, R и R' са известни, системата от уравнения (8-5) и (8-6) може да се използва за решаване на R₊ и R₋.
Други методи за измерване на изолационното съпротивление, използвани в системите за управление на батерията, включват метода на балансиран мост, метода на високо{0}}честотно инжектиране на сигнал и метода на спомагателно захранване. Тъй като напрежението на захранващите батерии се увеличава и техните приложения стават все по-разпространени, безопасността на изолацията на електрическите превозни средства става все по-важна и изследователите непрекъснато проектират и валидират различни методи за наблюдение на изолацията.
Пикова мощност
SOP (State of Power) е максималната мощност, която батерията може да освободи или поеме в рамките на предварително определен интервал от време. Пиковата мощност се използва за оценка на границите на зареждане и разреждане на захранваща батерия при различни състояния на зареждане, играейки решаваща роля за оптимизиране на съвпадението между мощността на батерията и мощността на превозното средство, както и за максимизиране на регенеративната спирачна функция на електрическия мотор. Освен това има значителна теоретична и практическа стойност за рационалното използване на батериите, избягване на презареждане или пре-разреждане, подобряване на безопасността на батерията и удължаване на живота на батерията. Въпреки това пиковата мощност на батерията е предмет на множество ограничения за безопасност; само пиковата мощност в тези граници на безопасност има практическо значение. Този раздел обсъжда някои параметри на батерията, които ограничават пиковата мощност и изследва връзката между безопасността на батерията и пиковата мощност.
1. Ограничения,-базирани на температура
Проводимостта на електролита и активността на анодните и катодните материали се променят с температурата, като по този начин влияят на горната граница на мощността на зареждане и разреждане на батерията. Скоростта на реакция на електродите намалява с понижаване на температурата. Температурата също влияе върху скоростта на транспортиране на йони и електрони в електролита. Тези скорости се увеличават с повишаване на температурата и обратно. Освен това, ако температурата е твърде висока, надвишавайки определената температурна граница, химическият баланс в батерията ще бъде нарушен, което ще причини проблеми с безопасността на батерията.
Както е показано на фигура 8-31, пиковата мощност на батерията се променя с температурата, показвайки ясно нелинейна крива. Пиковата мощност намалява с понижаване на температурата, като се променя бавно при ниски температури. Пиковата мощност се увеличава с повишаване на температурата, но прекалено високите температури затрудняват разсейването на топлината, оказвайки отрицателно въздействие върху безопасността и живота на батерията.
2. Ограничения, базирани на състоянието на зареждане (SOC).-
Ограничението SOC за SOP (начало на работа) е предназначено да предотврати презареждането и-разреждането на захранващата батерия по време на работа, като гарантира безопасността на батерията. Когато се изучава връзката между пиковата мощност и SOC, влиянието на фактори като температура и скорост на зареждане/разреждане върху SOC също трябва да се вземе предвид, за да се подобри точността на измерването на SOC. Както е показано на Фигура 8-32, с увеличаването на състоянието на заряд (SOC), мощността на разреждане се увеличава, докато мощността на зареждане намалява. Например, в рамките на същия диапазон на SOC, когато SOC се увеличи от 10% на 90%, пиковата мощност на разреждане се увеличава от 222W на 693W, докато пиковата мощност на зареждане намалява от 675W на 300W. Изследването на пиковата мощност при различни условия на SOC може да оцени възможностите за зареждане и разреждане на батерията, предоставяйки данни и техническа поддръжка за използването й в електрически превозни средства.
3. Ограничения, базирани на омично съпротивление
Както е показано на фигура 8-33, пиковата мощност на батерията е приблизително обратно пропорционална на нейното омично вътрешно съпротивление. Колкото по-малко е омичното вътрешно съпротивление, толкова по-голяма и по-бърза е пиковата изходна мощност; обратно, колкото по-голямо е омичното вътрешно съпротивление, толкова по-малка и по-бавна е пиковата изходна мощност.
Температурата на батерията, състоянието на зареждане (SOC) и вътрешното съпротивление са тясно свързани с нейното състояние на безопасност. Следователно състоянието на работа на батерията (SOP) трябва да отговаря на ограниченията, наложени от тези три фактора, за да се осигури безопасна работа и да се удължи нейният живот.
