Новый тип системы управления литий-ионным аккумулятором

С развитием общества литий-ионные аккумуляторы широко используются в производстве и быту. Применение аккумуляторов и управление ими стали ключевой технологией при разработке различного оборудования. На основе изучения технологии литий-ионных аккумуляторов разработан новый тип системы управления литий-ионными аккумуляторами и представлен метод реализации. Система управления литиевой батареей разработана и реализована в виде распределенной структуры, включая оценку мощности, зарядку и разрядку батареи, баланс между отдельными функциями батареи и другие локальные модули измерения. Подробно проанализирована аппаратная часть модуля реализации.

С начала века производство и исследования литиевых аккумуляторов совершили очень большой прорыв, потому что они имеют много хороших преимуществ, таких как стабильное напряжение разряда, низкая скорость саморазряда, широкий диапазон рабочих температур, отсутствие эффекта памяти, длительный срок хранения. , легкий вес, малый размер и другие характеристики, постепенно заменили традиционные никель-кадмиевые батареи и свинцово-кислотные батареи, в области общественного производства и жизни приложения все более и более широкие, в основной поток батареи питания. Поскольку в литиевой батарее внутри химическая реакция очень сложна, в то время как люди постоянно совершенствуют производительность самой батареи, также используются в управлении технологией батареи и постоянных исследованиях, чтобы увеличить срок службы батареи, повысить эффективность батареи, самый земной аккумулятор.

Система управления батареями (Battery Management System, BMS), которая включает в себя микрокомпьютерные технологии и технологию обнаружения, осуществляет динамический мониторинг рабочего состояния для аккумуляторного блока и аккумуляторного блока, может точно рассчитать оставшийся заряд аккумулятора для защиты заряда и разряда аккумулятора, при в наилучшем рабочем состоянии, снижении эксплуатационных расходов, увеличении срока службы. Сочетая в себе передовые достижения в стране и за рубежом, эта статья разрабатывает и реализует новый вид системы управления литиевыми батареями. Система управления принимает модульную структуру, дизайн распределенных, Управляющая структура системы содержит 2 уровня: локальный модуль измерения и модуль центральной обработки. Среди них функция центрального модуля обработки заключается в основном в использовании реализации интерфейса RS232 и связи верхнего уровня с машиной, чтобы сформировать сеть CAN-шины. и локальный измерительный модуль подключен; локальный измерительный модуль выполняет основные функции как сбор данных (в основном для сбора данных о температуре, токе и напряжении), управления зарядкой и разрядкой, измерения электричества, выравнивания напряжения отдельной батареи и использования технологии шины CAN, связи с центральным модулем обработки и т. д.

1 аппаратный дизайн системы управления

Дизайн системы управления батареями, эта бумага в основном используется в электромобилях и некотором подводном оборудовании, поэтому конструкция системы имеет разумную структуру, передовые технологии, сильную скалярную способность; различные параметры точности системы выше.Поэтому эта конструкция батареи система управления для выполнения следующих функций:

1) информация о батарее в режиме реального времени, содержащая напряжение батареи, напряжение отдельной батареи, параметры заряда и разряда, такие как ток и температура;

2) измерение и отображение оставшейся мощности;

3) CAN обеспечивает интерфейс передачи данных, полную часть и связь по шине CAN и ПК;

4) хорошая функция взаимодействия человека с компьютером, безопасная система, надежная, сильная защита от помех.

Блок-схема системы управления батареями представлена на рисунке 1.

Своеобразный новый тип конструкции системы управления литиевыми батареями и схема реализации

CAN, см. Рисунок 1, система управления литиевой батареей включает в себя 2 уровня структуры управления, соответственно это центральный модуль обработки (Central Electric Control Unit CECU), локальный измерительный модуль (Local Electric Control Unit, LECU), центральный модуль обработки и Модуль локальных измерений реализован в виде коммуникационного соединения по CAN-шине. Структура системы управления батареями показана на рисунке 2. На рисунке 2 основная функция локального измерительного модуля - зарядка батареи, модули: модуль сбора данных (для тока, напряжения, температуры), модуль равновесия, модуль зарядки, модуль измерения мощности и т.д .; Модуль центральной обработки в основном предназначен для управления локальным измерительным модулем, используя режим связи по шине CAN, для управления отправкой информации и получения информации о состоянии батареи. В этой статье представлены только некоторые ключевые модули.

Своеобразный новый тип конструкции системы управления литиевыми батареями и схема реализации

2 аппаратная конструкция модуля локальных измерений

2.1 модуль сбора напряжения

Одно напряжение батареи, как реализация расчета оставшейся мощности батареи, выбор режима зарядки и разрядки, и одно из основных для оценки рабочего состояния, чтобы контролировать состояние батареи, должно иметь разумный метод одной батареи измерение напряжения. Цифры, потому что батареи в аккумуляторном блоке, однако, общее напряжение выше, точность измерения высока, поэтому сложность выполнения измерения мощности больше. Принцип работы программы мониторинга напряжения: первый шаг, MCU управление мультиканальным переключателем Kn - 1, Kn - 2 (n) между 1 и 7, синхронизация емкости и завершается стыковкой с соответствующей единичной ячейкой, запуск зарядка конденсатора, достижение цели напряжения конденсатора и напряжения аккумуляторной батареи одинаковое; Второй шаг, MCU управления мульти-канальным переключателем Kn-1, Kn-2, чтобы отключить и закрыть переключатель K1 и K2, от мер реализации однокристального аналого-цифрового модуля. Во время измерения, основываясь на предотвращении, вызванном нестабильным напряжением батареи, чтобы повлиять на результат рассмотрения, модуль среднего измерения путем выбора нескольких методов. В решении можно легко использовать внутренний микропроцессорный аналого-цифровой блок, а не дополнительный аналого-цифровой модуль, что повышает эффективность конструкции и снижает затраты. В реальной схеме обычно можно использовать реле для реализации аналогового переключателя.

2.2 текущий модуль сбора данных

Для измерения динамического тока процесса заряда и разряда в данной статье используется датчик тока LTSR25 - NP фирмы LEM. Этот элемент основан на эффекте Холла с компенсирующим многорасовым датчиком тока с обратной связью, с однополярным напряжением источника питания, что обеспечивает хорошую точность измерения, отсутствие вносимых потерь, хорошую линейность, лучшую способность к перегрузке по току. При температуре ниже 25 градусов Цельсия его точность измерения может достигать +/- 0,2%. Номинальный ток составляет 25, максимальный измеряемый ток составляет 80 А. Датчик тока, который может заряжать и разряжать ток в сигнал напряжения от 0 до 5 В, а затем получать доступ к однокристальному аналого-цифровому блоку микрокомпьютера, может заряжать и измерять ток разряда.

2.3 модуль измерения температуры

Модуль измерения температуры через Dallas полупроводниковые компании находятся в Соединенных Штатах DS620 программируемый интеллектуальный цифровой датчик температуры. Его микросхема содержит регистры, аналого-цифровой преобразователь и схему интерфейса, которые могут передавать цифровой сигнал прямо на выход. Его и интерфейсная схема MCU проста, большое расстояние передачи и функция управления хорошая, остальной мир сильная противоинтерференционная способность, особенно подходит для системы измерения температуры с низким энергопотреблением. Цифровой датчик температуры DS620 может обеспечивать измерение температуры низкого напряжения от 1,7 до 3,5 В, от 0 до 70 градусов Цельсия, точность измерения может достигать + / - 0,5 градусов Цельсия, датчик может работать в диапазоне от минус 55 до 125 градусов По Цельсию выше нуля. Может использоваться в распределенной системе считывания для подключения нескольких точек, а к шине можно подключить одновременно восемь DS620, работающих одновременно, на основе интерфейса SPCE061A IOA2 и IOA3, аналоговой шины I2C и связи DS620.

2.4 модуль равновесия

Осуществление каскадного подключения зарядки аккумулятора, из-за аккумуляторной батареи, различий в химических свойствах, полная батарея, если какой-то блок, но какой-то аккумулятор не заряжается, это произойдет, если полностью заряженный аккумулятор, зарядный блок произведен феномен, это будет большое влияние на батарею. Напротив, если в батарее не хватает электричества в течение длительного времени, и может увеличиваться сопротивление, уменьшаться емкость батареи, приводить к тому, что батарею легко повредить. Некоторое решение в процессе зарядки аккумулятора и проблема зарядки одним из наиболее эффективных способов, это реализация выравнивающей зарядки аккумулятора, пусть все аккумуляторы могут достичь одинакового состояния. Система управления батареями, принятая в равновесном решении, которое использует двусторонний реверсивный DC / DC принцип метода динамического равновесия, через импульсный источник питания DC / DC, в соответствии с обнаруженным в процессе зарядки и разрядки значением напряжения каждого одиночные элементы единой секции должны заряжать аккумуляторную зарядку, динамическое равновесие с аккумуляторной мощностью для аккумуляторов дополнительный выравнивающий заряд. Импульсный источник постоянного / постоянного тока с использованием звездочки микросхемы DOM-24 d15s5, входное напряжение от 18 до 36 В, выходное напряжение от 4,6 до 5,5 В.

2.5 зарядный модуль

В настоящее время большая часть кривой зарядки для комбинации постоянного напряжения и кривой зарядки постоянного тока. Литиевая батарея при поздней зарядке, исходя из соображений обеспечения безопасности батареи, батарея должна принять способ зарядки с постоянным напряжением. Общий метод зарядки процесса зарядки аккумулятора делится на три части, а именно: ранняя зарядка, постоянный ток и постоянное напряжение, его принцип и процесс управления прост, на ранних этапах зарядки, быстрая зарядка, высокая эффективность зарядки. Тем не менее, способ зарядки тепла очень велик.Чтобы решить эту проблему, эта статья через раннюю зарядку и заряд с постоянным напряжением в прерывистую зарядку, способ зарядки постоянным током с контролем ограничения тока зарядки адаптера питания. Схема последовательности периодической зарядки показана на рисунке 3.

Своеобразный новый тип конструкции системы управления литиевыми батареями и схема реализации

Литий-ионный аккумулятор перезаряжается, при наличии системы управления аккумулятором установка аккумулятора должна быть внешней и соответствовать адаптеру питания с ограничением тока постоянного напряжения. Расчет значения постоянного давления U выражение: U = 4,2 * N + потеря напряжения; О типе N сказано сечение АКБ, а пропадание напряжения получено опытным путем. В этой системе с использованием литий-ионной батареи типа Shenzhen Thunder TS - LCP50AHA, тип предельного значения тока батареи Ic составляет от 0 до 0,5 C, C указанной емкости батареи. При вычислениях возьмите лучший ток зарядки TS - LCP50AHA аккумулятора 0,3 C. Аккумулятор, заряженный ранее, должен сначала выполнить инициализацию системы, а затем раннюю зарядку, зарядку постоянным током и постоянным напряжением, зарядку трех этапов для зарядки аккумулятора.

3 заключение

Подводя итог, можно сказать, что в данной статье разрабатывается и реализуется новый тип системы управления литий-ионными батареями, подробно описывается конструкция аппаратного обеспечения системы и конструкция каждого функционального модуля. В процессе испытаний эта система работает нормально, технические показатели, включая измерение напряжения одной батареи, общий ток, общее напряжение и измерение температуры, соответствуют требованиям, так что система имеет хорошую надежность и практичность.

Страница содержит содержимое машинного перевода.