Wat is 'n batteryveiligheidbestuurstelsel?
veiligheidsbestuur
Die batteryveiligheidsbestuurstelsel verseker hoofsaaklik die veilige en doeltreffende werking van die batterypak, wat voorkom dat dit vlam vat weens hoë temperature of misluk as gevolg van lae temperature. Omdat die batterypak 'n hoë-spanningstoestel is, is 'n hoë-isolasiebeskermingstelsel noodsaaklik om die veiligheid van voertuig-insittendes en voetgangers te verseker. Die batteryveiligheidsbestuurstelsel moet in staat wees om die werkverrigting van beide die battery en die voertuig te maksimeer terwyl dit verseker dat die voertuig veilig werk. Die ontwikkeling van batteryveiligheidbestuurstelsels is van groot belang om die veiligheid van lewe en eiendom te verseker en die ontwikkeling van elektriese voertuie te bevorder.
Hoë-spanning-isolasietoetsstelsel
Die energiebergingstoestelle in elektriese voertuie, soos kragbatterye, brandstofselle of superkapasitors, werk teen spannings wat die veilige spanningsreeks vir die menslike liggaam ver oorskry; sommige elektriese busse het selfs batterypakke wat teen 600V werk. Die isolasieprestasie van die isolasiemateriaal in die voertuig verswak geleidelik tydens gebruik as gevolg van slytasie, en verhoogde humiditeit verminder ook die isolasieverrigting tussen die hoë-kragbattery en die onderstel. Wanneer die isolasielaag van die battery se positiewe en negatiewe pole deurgeslyt word en met die onderstel in aanraking kom, word 'n lekstroomlus geskep, wat die werking van die motorbeheerder, ander lae-elektriese toestelle beïnvloed, en selfs passasiersveiligheid in gevaar stel. Wanneer die isolasie tussen veelvuldige punte van die batterypakkring en die onderstel verouder, vind self-ontlading en energieophoping plaas, wat moontlik tot 'n brand in ernstige gevalle kan lei. Om die veilige werking van die voertuig te verseker, moet 'n isolasieprestasie-opsporingstoestel geïnstalleer word om die isolasieweerstand tussen die hoë-spanningstelsel en die onderstel intyds te monitor.
Algemeen gebruikte isolasietoetsmetodes sluit in:
1. Direkte lekmetingsmetode
In GS-stelsels is dit die eenvoudigste en mees praktiese metode. Stel 'n multimeter op die huidige reeks en koppel dit in serie tussen die positiewe terminaal van die batterypak en die toestelomhulsel (of grond). Dit sal die lekstroom tussen die negatiewe terminaal van die batterypak en die omhulsel opspoor. Net so kan dit in serie tussen die negatiewe terminaal en die omhulsel gekoppel word om die lekstroom tussen die positiewe terminaal en die omhulsel op te spoor. Hierdie metode is eenvoudig en maklik om te implementeer, en word algemeen gebruik in-foutopsporing en roetine-voertuiginspeksies.
2. Huidige Waarnemingsmetode
'n Hall-effekstroomsensor is 'n algemene metode om lekkasie in hoë-GS-stelsels op te spoor. Die positiewe en negatiewe kragbusse van die batterystelsel word saam in dieselfde rigting deur die stroomsensor gestuur. Wanneer daar geen lekstroom is nie, is die stroom wat vanaf die positiewe terminaal vloei gelyk aan die stroom wat na die negatiewe terminaal terugkeer. Daarom is die stroom wat deur die stroomsensor gaan nul, en die stroomsensor se uitsetspanning is nul. Wanneer lekkasie plaasvind, is die huidige sensor se uitsetspanning nie nul nie. Die teken van hierdie spanning kan gebruik word om verder te bepaal of die lekstroom afkomstig is van die positiewe of negatiewe terminaal van die kragtoevoer. Hierdie toetsmetode vereis egter dat die batterypak wat getoets word, in werking is, met stroom wat in en uit vloei. Dit kan nie die batterystelsel se isolasiewerkverrigting tot grond onder geen-ladingstoestande evalueer nie.
3. Isolasie Weerstand Meter Meetmetode
Hierdie metode gebruik 'n isolasieweerstandmeter om die weerstandswaarde van die isolasie te meet. 'n Isolasieweerstandmeter, algemeen bekend as 'n megohmmeter, word dikwels aangedryf deur 'n hand-gedraaide kragopwekker, dus ook 'n megohmmeter genoem. Sy skaal is gebaseer op isolasieweerstand en is 'n algemeen gebruikte meetinstrument in elektriese ingenieurswese. Die werkbeginsel daarvan word in Figuur 8-29 getoon.
Die instrument werk deur die toestel of netwerk wat getoets word met 'n spanning te stimuleer, dan die stroom te meet wat deur die opwekking opgewek word, en Ohm se wet te gebruik om die weerstand te meet. Die isolasieweerstandmeter bestaan hoofsaaklik uit twee dele: 'n hand-gedraaide kragopwekker en 'n magneto-elektriese verhoudingsmeter. Deur die handvatsel te draai, genereer die hand-gedraaide kragopwekker WS-hoëspanning, wat deur 'n diode reggestel word om GS-hoëspanning vir meting te verskaf. Die magneto-elektriese verhoudingmeter meet dan die verhouding van die stroom in die spanningspoel en die stroomspoel, en die wyseraanwyser dui die weerstandskaal aan.
Bogenoemde drie metodes gebruik almal eie toerusting vir lekstroom- en isolasieweerstandtoetsing, wat sekere probleme vir integrasie in batterybestuurstelsels bied. Kringmetingsmetodes word meer algemeen in batterybestuurstelsels gebruik. Die beginsel van algemeen gebruikte GS-spanning-isolasiemeting word in Figuur 8-30 getoon.
In hierdie blokdiagram is R₁, R₂, R₃ en R₄ hoë-weerstandweerstande (bv. 500kΩ of hoër), wat verseker dat die isolasievlak nie kunsmatig afneem tydens meting nie. Rₙ en Rₚ is onderskeidelik die isolasieweerstande van die positiewe en negatiewe pole van die kragbatterypak na die voertuigbak. R' en R" is spanningverdelerweerstande met klein weerstande (bv. rondom 2000Ω), wat die A-D-omskakelingskyfie in staat stel om mV-vlak analoogseine daaroor te verkry.
Wanneer skakelaar S in die af-toestand is, kan die spanningswaardes oor Rₙ en Rₚ deur die meetskyfie verkry word, wat lei tot die volgende vergelyking:
In die formule verteenwoordig V₁ en V₂ die spannings tot grond van die positiewe en negatiewe rails wanneer skakelaar S oop is.
Net so, wanneer skakelaar S gesluit is, kan 'n ander vergelyking verkry word:
In die formule verteenwoordig V'₁ en V'₂ die positiewe en negatiewe railspannings na grond wanneer S gesluit is.
Aangesien die weerstandswaardes van die reeksweerstande R₁, R₂, R₃, R₄, R en R' bekend is, kan die stelsel van vergelykings (8-5) en (8-6) gebruik word om vir R₊ en R₋ op te los.
Ander isolasieweerstandmetingsmetodes wat in batterybestuurstelsels gebruik word, sluit die gebalanseerde brugmetode, die hoë-frekwensieseininspuitingsmetode en die hulpkragtoevoermetode in. Soos die spanning van kragbatterye toeneem en hul toepassings meer wydverspreid word, word die isolasieveiligheid van elektriese voertuie al hoe belangriker, en navorsers ontwerp en valideer voortdurend verskeie isolasiemoniteringsmetodes.
Piekkrag
SOP (State of Power) is die maksimum krag wat 'n battery binne 'n voorafbepaalde tydsinterval kan vrystel of absorbeer. Piekkrag word gebruik om die laai- en ontladingslimiete van 'n kragbattery onder verskillende laaitoestande te evalueer, wat 'n deurslaggewende rol speel in die optimalisering van die passing tussen die kragbatterypak en voertuigkragverrigting, asook om die regeneratiewe remfunksie van die elektriese motor te maksimeer. Dit het ook beduidende teoretiese en praktiese waarde vir die rasionele gebruik van batterye, vermy oorlaai of-oorlaai, verbeter batteryveiligheid en verleng batterylewe. Battery se piekkrag is egter onderhewig aan talle veiligheidsbeperkings; slegs piekkrag binne hierdie veiligheidsgrense het praktiese betekenis. Hierdie afdeling bespreek sommige batteryparameters wat piekkrag beperk en ondersoek die verband tussen batteryveiligheid en piekkrag.
1. Temperatuur-Gegronde beperkings
Die geleidingsvermoë van die elektroliet en die aktiwiteit van die anode- en katodemateriale verander met temperatuur en beïnvloed dus die boonste limiet van die battery se laai- en ontladingskrag. Die reaksietempo van die elektrodes neem af soos die temperatuur daal. Temperatuur beïnvloed ook die vervoertempo's van ione en elektrone in die elektroliet. Hierdie koerse neem toe met toenemende temperatuur en omgekeerd. Verder, as die temperatuur te hoog is en die gespesifiseerde temperatuurlimiet oorskry, sal die chemiese balans binne die battery ontwrig word, wat batteryveiligheidskwessies veroorsaak.
Soos getoon in Figuur 8-31, verander die piekkrag van die battery met temperatuur, wat 'n duidelik nie-lineêre kurwe vertoon. Piekkrag neem af soos die temperatuur daal, en verander stadig by lae temperature. Piekkrag neem toe namate die temperatuur toeneem, maar buitensporige hoë temperature maak hitteafvoer moeilik, wat batteryveiligheid en lewensduur negatief beïnvloed.
2. Staat van Belasting (SOC)-Gebaseerde beperkings
Die SOC-beperking op SOP (Start of Operation) is ontwerp om oorlaai en oor-oorlading van die kragbattery tydens werking te voorkom, wat batteryveiligheid verseker. Wanneer die verband tussen piekkrag en SOC bestudeer word, moet die invloed van faktore soos temperatuur en lading/ontladingtempo op SOC ook oorweeg word om die akkuraatheid van SOC meting te verbeter. Soos getoon in Figuur 8-32, met die toename van Staat van Lading (SOC), neem die ontladingskrag toe terwyl die laaikrag afneem. Byvoorbeeld, binne dieselfde SOC-reeks, wanneer die SOC van 10% tot 90% toeneem, verhoog die piekontladingskrag van 222W na 693W, terwyl die pieklaaikrag van 675W tot 300W afneem. Die bestudering van die piekkrag onder verskillende SOC-toestande kan die battery se laai- en ontladingsvermoë skat, en verskaf data en tegniese ondersteuning vir die gebruik daarvan in elektriese voertuie.
3. Beperkings gebaseer op Ohmiese weerstand
Soos getoon in Figuur 8-33, is die piekkrag van 'n battery ongeveer omgekeerd eweredig aan sy ohmiese interne weerstand. Hoe kleiner die ohmiese interne weerstand, hoe groter en vinniger is die piekkraguitset; omgekeerd, hoe groter die ohmiese interne weerstand, hoe kleiner en stadiger is die piekkraguitset.
Die battery se temperatuur, toestand van lading (SOC) en interne weerstand is almal nou verwant aan sy veiligheidstatus. Daarom moet die battery se werkingstoestand (SOP) voldoen aan die beperkings wat deur hierdie drie faktore opgelê word om veilige werking te verseker en sy lewensduur te verleng.
