Case study van actief balancerend apparaat voor batterijen in elektrische voertuigen

Dankzij de toename van het milieubewustzijn en de beleidsondersteuning heeft de markt voor nieuwe energievoertuigen zich de afgelopen jaren snel ontwikkeld.Van de vele nieuwe energievoertuigen zijn elektrische voertuigen de hoofdstroom van de ontwikkeling geworden vanwege hun emissievrije en geluidsarme eigenschappen.

Als een van de kerncomponenten van elektrische voertuigen hebben de prestaties van het accupakket rechtstreeks invloed op belangrijke indicatoren zoals het rijbereik en de veiligheid van elektrische voertuigen.Daarom is de technologie voor het balanceren van accu's ook een van de hotspots geworden in het onderzoek naar elektrische voertuigen.

Het hoofddoel van de balanceringstechnologie voor accupakketten is het balanceren van de lading, spanning en andere parameters tussen de individuele cellen in de accu, om te voorkomen dat de levensduur van de gehele accu wordt verkort of dat een accu te veel of te veel energie bevat. te weinig stroom in één cel.veiligheidsincident.

Traditionele balanceringstechnologie voor accupakketten omvat hoofdzakelijk twee methoden: passief balanceren en actief balanceren.

Passief balanceren bereikt balanceren door een balanceringscircuit te gebruiken om de batterij te ontladen of op te laden, maar de balanceringsefficiëntie is laag en problemen zoals overladen en overontladen kunnen niet worden vermeden.Actief balanceren bereikt balanceren door gerichte controle van de batterij, maar de implementatie ervan is moeilijk en de regelstrategie is complex.

Om de bovenstaande problemen op te lossen, heeft Enerkey een oplossing voor het balanceren van accupakketten voorgesteld, gebaseerd op een dynamische spanningsbalanceringsstrategie.Deze oplossing analyseert de oorzaken van spanningsverschillen binnen het accupakket en ontwerpt een besturingsalgoritme dat de balanceringsstrategie van het accupakket tijdens bedrijf adaptief kan aanpassen.

Dit algoritme kan de balans van het accupakket realiseren volgens de dynamische spanningsbalanceringsstrategie, gebaseerd op realtime monitoring van de spanning en het vermogen van elke cel in het accupakket, terwijl problemen zoals overshoot en overontlading worden vermeden.Ten slotte werd de effectiviteit van het schema geverifieerd door middel van experimenten.

Onderzoeksstatus van de balanceringstechnologie voor accu's
Onderzoek naar de balanceringstechnologie voor batterijpakketten begon in de jaren tachtig.Met de opkomst van nieuwe energievoertuigen heeft dit steeds meer aandacht gekregen.

De technologie voor het balanceren van accu's heeft tot doel de ladingsbalans tussen de afzonderlijke cellen in de accu te behouden en een afname van de accucapaciteit en een kortere levensduur als gevolg van ongelijkmatig opladen te voorkomen.Op dit moment heeft onderzoek naar de balanceringstechnologie voor accupakketten veel resultaten opgeleverd, voornamelijk met betrekking tot de volgende aspecten.

1. Traditionele balanceringstechnologie

Traditionele balanceringstechnologie voor accupakketten maakt voor het balanceren voornamelijk gebruik van componenten zoals weerstanden, relais en thyristors.Het principe is om de afzonderlijke cellen met hoge spanning in het accupakket te ontladen via weerstanden, relais en andere componenten om dezelfde spanning te bereiken als het accupakket.Laag balanceringsdoel voor één cel.

Traditionele balanceringstechnologie heeft de voordelen van eenvoud, betrouwbaarheid en lage kosten, maar kent ook tekortkomingen zoals een lage balanceringsefficiëntie en grote energieverspilling.

2. Intelligente balanceringstechnologie

Intelligente balanceringstechnologie staat de afgelopen jaren centraal in het onderzoek naar de balanceringstechnologie voor accu's.Het maakt gebruik van geavanceerde elektronische technologie en algoritmen om elke afzonderlijke cel in het batterijpakket nauwkeurig te controleren en te beheren.Intelligente balanceringstechnologie is hoofdzakelijk verdeeld in twee methoden: passief balanceren en actief balanceren.

Passief balanceren bereikt voornamelijk het doel van het balanceren van het accupakket door de parameters aan te passen tijdens het laad- en ontlaadproces van het accupakket.

Actief balanceren voegt componenten zoals besturingscircuits en sensoren aan het batterijpakket toe om de status van elke afzonderlijke cel in realtime te bewaken en te controleren, waardoor het doel van het balanceren van het batterijpakket wordt bereikt.Intelligente balanceringstechnologie heeft de voordelen van een hoge balanceringsefficiëntie, een hoog energieverbruik en een goede veiligheid.

3. Technologie voor energiebeheer

Energiebeheertechnologie verwijst naar het optimale beheer en de planning van accupakketten op basis van accubalanceringstechnologie, waarbij factoren als de prestatiekenmerken van accupakketten, de bedrijfsomstandigheden van het voertuig en de energievraag uitvoerig in aanmerking worden genomen.

Energiebeheertechnologie omvat energievoorspelling, schatting van de batterijcapaciteit, diagnose van de batterijstatus, enz. Door nauwkeurig beheer en controle van het batterijpakket kan de levensduur van het batterijpakket worden verlengd en kan het energieverbruik en de veiligheid worden verbeterd.

Ontwerp en optimalisatie van een nieuw accu-balanceringssysteem voor elektrische voertuigen
Het ontwerp en de optimalisatie van het nieuwe balanceringssysteem voor accupakketten voor elektrische voertuigen heeft tot doel de efficiëntie en het energieverbruik van het balanceren van accupakketten te verbeteren en tegelijkertijd de veiligheid van elektrische voertuigen te garanderen.Het ontwerp en de optimalisatie van het nieuwe balanceringssysteem voor het batterijpakket van elektrische voertuigen omvat voornamelijk de volgende aspecten.

1. Ontwerp van een balanceercircuit

Het balanceringscircuit voor het batterijpakket is het kernonderdeel van het balanceringssysteem voor het batterijpakket van elektrische voertuigen.De sleutel tot het ontwerp ligt in het balanceren van efficiëntie, energieverbruik en veiligheid.Bij het ontwerp van het balanceringscircuit van het batterijpakket moet uitgebreid rekening worden gehouden met de kenmerken en werkomstandigheden van het batterijpakket, en moeten passende balanceringsoplossingen en balanceringsstrategieën worden toegepast.Tijdens het ontwerpproces moeten de volgende aspecten in overweging worden genomen:

Selectie van balanceringsstrategie: Zowel traditionele balanceringstechnologie als intelligente balanceringstechnologie hebben hun voor- en nadelen, en de juiste balanceringsstrategie moet worden geselecteerd op basis van de specifieke situatie.

De structuur van het balanceringscircuit: Het structurele ontwerp van het balanceringscircuit moet voldoen aan de eisen van hoge balanceringsefficiëntie, hoog energieverbruik, veiligheid en betrouwbaarheid van het batterijpakket.Veelgebruikte balanceringscircuitstructuren omvatten weerstandsspanningsverdelende balancering, schakelaarbalancering, AC-balancering, enz.

Controle van het balanceringscircuit: De controle van het balanceringscircuit vereist realtime monitoring van parameters zoals spanning en temperatuur van elke afzonderlijke cel in het batterijpakket, en controle en aanpassing volgens de ingestelde balanceringsstrategie.

2. Ontwerp van een energiemanagementsysteem

Het energiebeheersysteem is een ander belangrijk onderdeel van het accubalanceringssysteem van elektrische voertuigen.Het is ontworpen om het energieverbruik van het accupakket te optimaliseren, de levensduur van het accupakket te verlengen en de veiligheid van elektrische voertuigen te garanderen.Bij het ontwerp van het energiebeheersysteem moet uitgebreid rekening worden gehouden met de volgende aspecten:

Selectie van energiebeheerstrategieën: Energiebeheerstrategieën omvatten laadstrategieën, ontlaadstrategieën en strategieën voor belastingcontrole.Verschillende energiebeheerstrategieën hebben verschillende gevolgen voor de levensduur en het energieverbruik van het accupakket.

Controle van het energiemanagementsysteem: De controle van het energiemanagementsysteem vereist realtime monitoring van de status en energieveranderingen van elke afzonderlijke cel in het accupakket, en controle en aanpassing volgens de vastgestelde energiemanagementstrategie.

Optimalisatie van het energiebeheersysteem: Door zorgvuldig beheer en planning van accupakketten kunnen het energieverbruik en de levensduur van het accupakket worden geoptimaliseerd en kunnen de prestaties en veiligheid van elektrische voertuigen worden verbeterd.

3. Ontwerp van het veiligheidsbeschermingssysteem voor de accu

Het veiligheidsbeschermingssysteem voor de accu is een ander belangrijk onderdeel van het balanceringssysteem voor de accu van elektrische voertuigen, dat is ontworpen om de veiligheid van elektrische voertuigen te garanderen.Het veiligheidsbeschermingssysteem voor de accu omvat hoofdzakelijk bescherming tegen overbelasting, bescherming tegen overontlading, kortsluitingsbeveiliging, bescherming tegen oververhitting en andere functies.Door real-time monitoring en bescherming van het accupakket kunnen gevaarlijke ongelukken in het accupakket worden vermeden.

Theoretisch onderzoek naar het ontwerp van accu-balanceersystemen
1. Analyse van oorzaken van spanningsverschillen binnen het accupakket

Het interne spanningsverschil van het batterijpakket is voornamelijk te wijten aan de verschillen in interne weerstand, elektrochemische reactiesnelheid en andere factoren tussen individuele cellen.

Bij feitelijk gebruik is, vanwege de verschillende levensduur en het aantal laad- en ontlaadcycli van verschillende cellen, de interne weerstand van de cellen verschillend, wat op zijn beurt verschillen in de interne spanning van het batterijpakket veroorzaakt.Bovendien zal, als gevolg van het fenomeen van zelfontlading van de batterij, langdurige plaatsing ervoor zorgen dat het vermogen van de batterij afneemt, wat resulteert in spanningsverschillen binnen het batterijpakket.

2. Strategie voor dynamische spanningsbalancering

De dynamische spanningsbalanceringsstrategie is een regelstrategie die de balanceringsstrategie van het batterijpakket tijdens bedrijf adaptief kan aanpassen.Deze strategie past dynamisch de werkstatus van het balanceringscircuit aan op basis van de spanning en het vermogen van elke cel in het accupakket om de balans van het accupakket te bereiken en problemen zoals overshoot en overontlading te voorkomen.

Wat de specifieke implementatie betreft, verdelen we het balanceringssysteem van het batterijpakket in twee delen: de balanceringscontroller en het balanceringscircuit.De balanceringscontroller bewaakt de spanning en het vermogen van elke cel in het batterijpakket in realtime, berekent de werkstatus van het balanceringscircuit op basis van de dynamische spanningsbalanceringsstrategie en regelt vervolgens de schakelstatus van het balanceringscircuit om het balanceren van de balans te bereiken. batterijpakket.

3. Controle-algoritme

De kern van de dynamische spanningsbalanceringsstrategie is het besturingsalgoritme.We hebben een balanceringscontroller voor het batterijpakket ontworpen op basis van het PID-regelalgoritme.Deze controller kan de spanning en het vermogen van elke cel in het accupakket in evenwicht brengen wanneer het spanningsverschil binnen het accupakket klein is, waardoor overshoot, overontlading en andere problemen worden voorkomen.

De invoerparameters van de controller omvatten de spanning en het vermogen van elke cel in het batterijpakket.Door real-time monitoring en analyse van deze parameters kan de werkstatus van het balanceringscircuit worden berekend, waardoor de balancering van het batterijpakket wordt bereikt.

Wat de specifieke implementatie betreft, hebben we het PID-regelalgoritme overgenomen en een feedbackmechanisme en fuzzy control toegevoegd om de nauwkeurigheid van de regeling en het regeleffect te garanderen.Onder hen kan het feedbackmechanisme de parameters van het besturingsalgoritme dynamisch aanpassen aan de uitgangsstatus van de egalisatiecontroller, waardoor een nauwkeurigere egalisatiecontrole wordt bereikt.

Daarnaast hebben we verschillende besturingsalgoritmen ontworpen voor verschillende soorten accupakketten.Het besturingsalgoritme voor een lithiumbatterijpakket moet bijvoorbeeld rekening houden met factoren zoals de chemische reactiesnelheid in het batterijpakket, evenals met de laad- en ontlaadkarakteristieken van de lithiumbatterij, om overeenkomstige balanceringsstrategieën en besturingsalgoritmen te formuleren.

Experimentele verificatie
Om de effectiviteit van het voorgestelde balanceringssysteem voor accu's te verifiëren, hebben we een reeks experimenten uitgevoerd.Eerst hebben we verschillende soorten batterijpakketten getest, waaronder loodzuur, nikkel-metaalhydride en lithium.

Door middel van statistieken en analyse van experimentele gegevens hebben we ontdekt dat de voorgestelde dynamische spanningsbalanceringsstrategie en het besturingsalgoritme effectief de balans van het accupakket kunnen bereiken en overshoot, overontlading en andere problemen kunnen voorkomen.

Ten tweede hebben we langlopende experimenten uitgevoerd.In het experiment hebben we het batterijpakket in verschillende omgevingen geplaatst, verschillende gebruiksscenario's gesimuleerd en vervolgens de prestaties van het batterijpakket gecontroleerd.

Door middel van statistieken en analyse van experimentele gegevens hebben we ontdekt dat het voorgestelde balanceringssysteem voor accu's een hoge betrouwbaarheid en stabiliteit heeft en kan voldoen aan de behoeften van gebruik in verschillende scenario's.

Tenslotte voerden we ook praktische toepassingsexperimenten uit.We hebben het voorgestelde balanceringssysteem voor het accupakket toegepast op een nieuw elektrisch voertuig en een proefrit gemaakt.Door de analyse van testritgegevens hebben we vastgesteld dat de prestaties van elektrische voertuigen aanzienlijk zijn verbeterd, inclusief actieradius, acceleratieprestaties en andere aspecten.

Met de snelle ontwikkeling van elektrische voertuigen heeft het onderzoek en de optimalisatie van balanceringssystemen voor accupakketten steeds meer aandacht gekregen.We concentreerden ons op het onderzoek naar het balanceringssysteem voor accu's van elektrische voertuigen en voerden een diepgaande discussie over de balanceringstechnologie voor accu's, het energiebeheersysteem en het veiligheidsbeschermingssysteem voor accu's.

Door de ontwikkelingsstatus en bestaande problemen van de balanceringstechnologie voor accupakketten te analyseren, wordt een optimalisatieplan voor intelligente balanceringstechnologie voorgesteld, en wordt de ontwerpmethode voor het balanceren van de circuitstructuur en -besturing besproken.

Over het algemeen is het balanceringssysteem voor het accupakket van elektrische voertuigen een belangrijk onderdeel van de ontwikkeling van de technologie voor elektrische voertuigen, en de optimalisatie en verbetering ervan zijn cruciaal voor de prestaties en veiligheid van elektrische voertuigen.