Apakah strategi kawalan pengecasan untuk sistem bateri kuasa?
Strategi Kawalan Pengecasan Sistem Bateri Kuasa
Untuk aplikasi bersepadu-besar-besaran bagi pek bateri kuasa, selain mempertimbangkan sifat kimia dan fizikal bateri kuasa itu sendiri, kaedah penyimpanan bateri, persekitaran storan, keadaan peralatan pengecasan, isu keselamatan yang berkaitan dengan storan dan pengecasan berpusat juga perlu diambil kira serta kesan pada grid kuasa.
Di antara banyak faktor, jaminan dan pertimbangan utama hendaklah keselamatan pengecasan bateri kuasa, yang bermaksud merumuskan keutamaan parameter kawalan pengecasan yang diperibadikan berdasarkan jenis bateri kuasa yang berbeza dan memantau serta mengawal proses semasa pengecasan. Pada tahap semasa sistem pengurusan bateri kuasa dan teknologi pengecasan, adalah mungkin untuk mengesan parameter sel individu dalam sistem bateri semasa proses pengecasan. Oleh itu, untuk memastikan keselamatan pengecasan, parameter sel bateri individu hendaklah dipantau sebanyak mungkin.
Dari segi strategi kawalan pengecasan, terdapat perbezaan yang ketara antara bateri yang dipasang dan sel individu. Pada masa ini, pelbagai kaedah digunakan, terutamanya melalui komunikasi antara Sistem Pengurusan Bateri (BMS) dan pengecas, untuk mengawal pengecasan berdasarkan parameter tipikal sel individu dalam pek bateri. Idea kawalan asas adalah untuk memaksimumkan kapasiti boleh guna pek bateri sambil memastikan keselamatan bateri. Parameter sel bateri individu adalah sangat penting untuk memastikan keselamatan pengecasan. Oleh itu, strategi kawalan parameter pengecasan sering menggunakan kaedah melaraskan parameter pengecasan berdasarkan nilai ekstrem, yang bermaksud memfokuskan pada parameter sel individu yang melampau dalam sistem bateri mengikut jenis bateri yang berbeza. Kenderaan elektrik sering menggunakan prinsip keutamaan yang diberikan oleh kitaran logik pengecasan sistem bateri kuasa Jadual 11-3 untuk melaksanakan pelarasan parameter pengecasan keseluruhan, mengekalkan parameter ekstrem dalam pek bateri dalam julat terhad.
Mengambil bateri litium mangan oksida sebagai contoh, pengecasan dilakukan menggunakan kaedah voltan malar-arus malar. Semasa proses pengecasan, tumpuan pertama adalah untuk mengesan voltan sel individu dalam pek bateri. Jika mana-mana voltan sel individu melebihi voltan maksimum yang dibenarkan (seperti 4.25V), jumlah arus had pengecasan hendaklah dikurangkan untuk mengawal kenaikan voltan sel individu. Pada masa yang sama, suhu bateri dikesan pada selang masa yang tetap. Jika mana-mana suhu sel individu melebihi suhu purata pek bateri sebanyak 5 darjah , arus had pengecasan hendaklah dikurangkan, mengehadkan kadar kenaikan suhu. Di bawah pengurusan dan kawalan yang diperhalusi, pelarasan had voltan juga boleh berdasarkan perubahan dalam suhu pengecasan bateri. Contohnya, apabila suhu bateri berada dalam julat yang lebih rendah, had atas voltan pengecasan dinaikkan untuk meningkatkan kapasiti boleh dicas bagi pek bateri; apabila suhu bateri berada dalam julat yang lebih tinggi, had atas voltan pengecasan diturunkan untuk memastikan keselamatan bateri.
Jadual 11-3 Keutamaan Strategi Kawalan Parameter Pengecasan untuk Pek Bateri
| Keutamaan | Bateri Litium{0}}ion | Nikel{0}}Bateri Hidrida logam | Plumbum-Bateri asid |
| tinggi | Voltan sel tunggal{0}}maksimum | Kadar peningkatan suhu sel tunggal-maksimum | Voltan terminal-sel tunggal maksimum |
| Suhu sel tunggal-maksimum | Suhu sel tunggal-maksimum | Suhu sel tunggal-maksimum | |
| rendah | Voltan pek bateri maksimum | Voltan terminal pek bateri | Voltan terminal pek bateri |
| Mengecas arus | Mengecas arus | Mengecas arus |
Mod Pengurusan Pengecasan Sistem Bateri Kuasa
Pelaksanaan strategi pengecasan memerlukan penghantaran data yang berkesan dan pertimbangan parameter masa-sebenar antara sistem bateri dan pengecas. Sistem Pengurusan Bateri (BMS) menyelesaikan tugas mengumpul parameter dalam sistem bateri. Pada masa yang sama, semasa proses pengecasan pintar semasa, dengan berkomunikasi dengan pengecas, ia memastikan keselamatan proses pengecasan dan mencapai kawalan bateri yang berkesan.
Struktur sistem asas mod pengurusan pengecasan ditunjukkan dalam Rajah 11-12.
Fungsi BMS adalah untuk mencapai pemantauan dalam talian bagi status bateri (suhu bateri, voltan sel individu, arus kerja, penebat antara bateri dan cerucuk pengecasan), anggaran SOC, analisis status (sama ada SOC terlalu tinggi, sama ada suhu bateri terlalu tinggi/rendah, sama ada voltan sel individu terlalu tinggi/rendah, kenaikan suhu bateri terlalu cepat, sama ada pek bateri bergelombang, sama ada terdapat pek kerosakan yang berlebihan mempunyai kesalahan, atau kerosakan komunikasi, dsb.) dan melaksanakan pengurusan haba yang diperlukan. Tugas utama pengecas ialah penukaran kuasa, kawalan-gelung tertutup bagi voltan dan arus keluaran, perlindungan yang diperlukan dan komunikasi dengan BMS untuk mencapai pemahaman menyeluruh tentang status bateri dan pelarasan dinamik arus keluaran. Apabila pek bateri perlu dicas, sebagai tambahan kepada talian kuasa positif dan negatif utama output pengecas yang perlu disambungkan kepada pek bateri, talian komunikasi untuk perkongsian data juga ditambah antara BMS dan pengecas.
Mod pengecasan ini mewujudkan pautan komunikasi antara Sistem Pengurusan Bateri dan sistem pengecas, membolehkan perkongsian data. Ini membolehkan parameter yang berkaitan dengan keselamatan, seperti voltan, suhu dan prestasi penebat bateri sepanjang proses pengecasan, untuk mengambil bahagian dalam kawalan dan pengurusan pengecasan bateri. Ini membolehkan pengecas memahami sepenuhnya status dan maklumat bateri, dan melaraskan arus pengecasan dengan sewajarnya, dengan berkesan menghalang pengecasan berlebihan dan suhu yang terlalu tinggi dalam semua bateri dalam pek, dengan itu meningkatkan keselamatan pengecasan bateri bersiri-yang disambungkan. Tambahan pula, mod pengecasan ini meningkatkan fungsi pengurusan dan kawalan BMS, meningkatkan keselamatan dan kecerdasan pengecasan, dan memudahkan tugas yang membosankan untuk menetapkan parameter pengecasan oleh pengendali pengecas, memberikan pengecas kebolehsuaian yang lebih baik. Dalam mod ini, pengecas tidak perlu membezakan antara jenis bateri; ia hanya perlu menerima arahan semasa yang disediakan oleh BMS untuk mencapai pengecasan yang selamat.
Kaedah Pengecasan Sistem Bateri Kuasa
Mengikut kaedah pengendalian yang berbeza, pengecasan bateri kuasa untuk kenderaan elektrik boleh dibahagikan kepada dua kaedah: pengecasan tanah dan pengecasan atas-papan.
Kaedah Pengecasan Tanah
Apabila kenderaan memerlukan pengecasan tambahan, bateri yang memerlukan pengecasan dikeluarkan dari kenderaan dan bateri yang dicas sepenuhnya dipasang. Kenderaan itu kemudian pergi untuk meneruskan operasi atau aplikasi, dan bateri yang dikeluarkan ditambah menggunakan sistem pengecasan tanah. Mengguna pakai kaedah pengecasan tanah adalah bermanfaat untuk penyelenggaraan bateri, meningkatkan jangka hayat bateri dan kecekapan penggunaan kenderaan, tetapi ia memberikan permintaan yang lebih tinggi pada kenderaan dan kemudahan/peralatan pengecasan. Pengecasan tanah dibahagikan lagi kepada pengecasan kotak dan pengecasan pek integral.
(1)Pengecasan KotakSemasa pengecasan kotak, setiap pengecas mengecas satu kotak bateri dalam pek bateri dan berkomunikasi dengan unit pengurusan bateri bersebelahan untuk melengkapkan kawalan pengecasan. Kaedah ini bermanfaat untuk meningkatkan penyamaan pek bateri dan memanjangkan hayat perkhidmatannya. Walau bagaimanapun, ia memerlukan sejumlah besar pengecas, banyak sambungan antara pek bateri dan pengecas, rangkaian pemantauan yang kompleks dan kos yang lebih tinggi. Strukturnya ditunjukkan dalam Rajah 11-13.dan keperluan teknologi aplikasinya
platform. Antaranya, platform pengecasan disambungkan kepada sumber kuasa DC selaras dengan bekalan kuasa voltan rendah-kenderaan, rak penyimpanan bateri, penyambung antara muka komunikasi pengecas, penyambung keluaran pengecas dan penderia penggera. Apabila satu kotak bateri diletakkan pada platform pengecasan,-bekalan kuasa voltan rendah memberikan kuasa kepada unit pengurusan bateri. Pengecas dan unit pengurusan bateri berkomunikasi untuk mencapai kawalan pengecasan, dan tenaga dihantar dari pengecas ke bateri melalui penyambung keluaran pengecas. Penderia penggera, penderia suhu, dsb., menyedari-pemantauan tapak semasa proses pengecasan.
Apabila menggunakan pengecasan kotak, sistem penjadualan bateri perlu memantau dan mengurus kuantiti, kualiti dan status semua bateri dalam masa-sebenar, melaksanakan fungsi seperti penyimpanan bateri, penggantian,-pengumpulan semula, penyamaan pek bateri, ujian kapasiti sebenar dan pengendalian kecemasan kerosakan bateri.
(2)Pengecasan Pek IntegralDengan pengecasan pek integral, semua kotak bateri yang dikeluarkan dari kenderaan elektrik disambungkan mengikut cara ia digunakan pada kenderaan. Pengecas tunggal digunakan untuk mengecas keseluruhan pek bateri, dan semua unit pengurusan bateri berkomunikasi dengan Hos Pengurusan Bateri dan pengecas untuk melengkapkan kawalan pengecasan. Kaedah ini memerlukan lebih sedikit pengecas dan mempunyai rangkaian pemantauan yang lebih mudah, tetapi berbanding dengan kaedah pengecasan kotak, penyamaan pek bateri adalah lebih lemah, dan hayat perkhidmatan lebih pendek. Strukturnya ditunjukkan dalam Rajah 11-14.
Perbandingan kedua-dua kaedah pengecasan ditunjukkan dalam Jadual 11-4.
Jadual 11-4 Perbandingan Dua Kaedah Mengecas
| Tidak. | Pengecasan Pek Integral | Pengecasan Kotak |
| 1 | Voltan pengecasan tinggi, keselamatan yang lemah | Voltan pengecasan rendah, keselamatan yang baik |
| 2 | Kuasa tinggi peralatan pengecasan tunggal, teknologi tidak matang, kos peralatan yang tinggi | Kuasa rendah peralatan pengecasan tunggal, teknologi matang, kos keseluruhan yang rendah |
| 3 | Perbezaan konsisten meningkat dengan cepat | Peningkatan perbezaan konsisten menjadi perlahan |
| 4 | Harmonik agak besar | Harmonik agak kecil |
| 5 | Tidak sesuai untuk susun atur bateri ke tanah dalam mod gantian | Sesuai untuk susun atur bateri ke tanah dalam mod penggantian |
| 6 | Hayat perkhidmatan bateri pendek | Mengambil kira konsistensi, memanjangkan hayat perkhidmatan bateri dengan berkesan |
Pada-Kaedah Pengecasan
Apabila kenderaan memerlukan pengecasan tambahan, pengecas disambungkan ke palam pengecasan, dan bateri boleh dicas terus tanpa dikeluarkan dari kenderaan, seperti ditunjukkan dalam Rajah 11-15. Kelebihannya ialah proses operasi pengecasan yang mudah dan ia tidak melibatkan proses seperti penyimpanan bateri atau penggantian bateri. Walau bagaimanapun, masa mengecas kenderaan menduduki masa operasi atau penggunaan kenderaan, yang membawa kepada penggunaan kenderaan yang lebih rendah dan menjadikannya kurang kondusif untuk mengekalkan penyamaan pek bateri dan memanjangkan hayat perkhidmatannya.
Kaedah pengecasan pada-papan dijalankan melalui talian sambungan pengecas-papan dan rangkaian-papan, dan rangkaian CAN dalaman kenderaan elektrik, berkomunikasi dengan hos pengurusan bateri-papan untuk melengkapkan kawalan pengecasan. Struktur komunikasi pengecasan atas-papan ditunjukkan dalam Rajah 11-16.
Terdapat dua bentuk pengecas yang digunakan untuk-pengecasan papan. Salah satunya ialah pengecas-pada papan yang dipasang dan dibawa bersama kenderaan, yang biasanya mempunyai kuasa rendah, kebanyakannya di bawah 5KW untuk sedan elektrik, dengan arus pengecasan yang kecil dan masa pengecasan yang lama. Ini sesuai untuk kenderaan elektrik yang mengecas pada waktu malam dan digunakan pada waktu siang. Yang satu lagi ialah pengecas pantas off-papan, yang secara amnya memastikan kenderaan dicas dalam masa 30 minit, mampu menambah kuasa yang mencukupi untuk kenderaan bergerak sejauh 50km. Sedan elektrik yang telah dihasilkan memerlukan kedua-dua antara muka pengecas-papan dan antara muka pengecas pantas untuk memenuhi keperluan aplikasi kedua-dua jenis pengecas ini, yang bermaksud mempunyai dua antara muka yang disusun selari. Rajah 11-17 menunjukkan antara muka pengecasan kenderaan elektrik Nissan Leaf.
