Безопасность электромобилей зависит от лучшего управления батареей

Распространение электросамокатов подчеркивает необходимость новых схем управления батареями.

Усовершенствования в области аккумуляторов приводят к появлению нового поколения чистых, доступных по цене электромобилей с низкой и средней скоростью. Поскольку заголовки привлекают внимание к электромобилям, грузовикам и внедорожникам, созданным некоторыми ведущими автопроизводителями, часто упускается из виду еще один быстрорастущий сегмент рынка электромобилей. Продажи электромобилей с низкой и средней скоростью, в том числе электромотоциклов и электросамокатов, стремительно растут благодаря достижениям в различных технологиях электромобилей, в частности, более долговечных аккумуляторных блоках.

Согласно недавнему отчету Global Market Insights, объем рынка электронных мотоциклов и электросамокатов оценивался в 30 миллиардов долларов в 2019 году и, по оценкам, будет расти со средним годовым темпом роста более 4 процентов, достигнув 40 миллиардов долларов к 2026 году. Этот рост распространяется не только на двухколесные автомобили, но и на различные электромобили с более низким напряжением, такие как электрические скейтборды и квадроциклы.

Круг LiFe

Батареи, часто на основе свинцово-кислотных (PbA), довольно давно использовались для питания небольших электромобилей и электровелосипедов для экологически безопасного транспорта. Но поиск такого химического состава аккумуляторной батареи, который оказывает меньшее воздействие на окружающую среду и имеет меньший вес, что превращается в электронный велосипед, который безопаснее маневрировать и останавливаться, в наибольшей степени способствует ускорению движения к широкому использованию литиевых (Li -Ion или LiFePO4, например) аккумуляторные технологии в легких электромобилях (LEV).

Продажи электросамокатов стремительно растут.

В Китае этот переход был официально осуществлен в апреле 2019 года со стандартом GB 17761-2018, охватывающим полную безопасность велосипеда (включая электронику). Другие страны, такие как Индия, работают над аналогичными местными стандартами, чтобы ограничить регистрацию новых электронных велосипедов по размеру, скорости и типу батареи. Примечательно, что новые электронные велосипеды, регистрируемые по номерным знакам, должны иметь максимальную скорость 25 км / ч, литиевые батареи и возможность прикрепления педалей.

По мере того, как мы приближаемся к будущему, полному летающих автомобилей и ховербордов, литий-ионные батареи в основном устанавливают стандарт, поэтому повышение их полезности и обеспечение безопасности являются абсолютной необходимостью. Вот где может помочь эффективное решение для мониторинга батареи.

Мониторинг с целью

Вы можете спросить, какое решение для мониторинга аккумуляторов может дать инженерам аккумуляторных батарей душевное спокойствие и обезопасить городских исследователей? Это было бы решение, которое учитывает напряжение, ток и температуру ячейки. Точность измерения этих параметров помогает монитору определить, когда активировать свои защитные функции, что дает инженерам больше свободы действий и запаса возможностей для их разработки, тем самым обеспечивая большую емкость аккумулятора и расширенный диапазон.

Чтобы защитить батарею и систему в целом - оба из которых проверяются на соответствие различным отраслевым стандартам и нормам, - батарею необходимо отключать всякий раз, когда температура элемента, входное напряжение или ток выходят за пределы указанного диапазона ячейки.

Давайте сначала посмотрим на температуру. При более низких температурах (ниже 5 ° C) литиевые батареи также не работают, и их часто не дают работать или заряжать. При более высоких температурах (выше 45 ° C) аккумулятор не может заряжаться сверх умеренной температуры, и предотвращается его разрядка при повышении температуры.

Также существует риск теплового разгона, который может привести к вздутию аккумулятора и потенциально взрыву. Здесь пригодятся устройства для контроля заряда батарей с возможностью управления температурой.

Например, возможности измерения температуры, представленные в BQ76942 и BQ76952, позволяют нам отслеживать внутреннюю температуру кристалла и температуру внешнего термистора. Встроенные функции тепловой защиты также могут автоматически отключать зарядку и / или разрядку при обнаружении экстремальных температур.

Электровелосипед с литиевым аккумулятором.

Теперь, когда мы убедились, что наша батарея не загорится в результате плохого управления температурой, мы можем начать мониторинг параметров, которые действительно могут помочь оптимизировать эффективность и срок службы батареи. Именно здесь наш мониторинг тока и напряжения помогает нам в сортировке. Если мы обнаружим, что напряжение холостого хода элемента выше, чем его номинальное напряжение заряда, устройство определит это как перенапряжение элемента (явление, которое вытесняет избыточную потенциальную энергию в виде тепла) и отключит дальнейшую зарядку. С профилактической точки зрения устройство может отключать зарядку или разрядку, управляя полевыми транзисторами защитного переключателя с помощью встроенных драйверов полевых транзисторов.

В конечном счете, возможность точно контролировать токи и напряжения элементов в тандеме с температурой оказывается отличным инструментом, позволяющим убедиться, что ваша батарея и автомобиль безопасны в эксплуатации.

Перспективы на будущее

Выбор решения для мониторинга аккумуляторной батареи электронного велосипеда, которое уделяет приоритетное внимание безопасности пользователей и долговечности аккумулятора, должен быть стандартом в любой конструкции. Вот почему решение, которое активно отслеживает температуру, напряжение и ток ячеек, является идеальным выбором.

Более того, эти передовые технологии мониторинга и управления батареями наряду с оптимизацией процессов производства батарей обещают дальнейшее увеличение экологических выгод от внедрения электрического транспорта.

Нам могут не понадобиться дороги, куда мы собираемся, но нам, безусловно, понадобятся безопасные батареи.

Дополнительные ресурсы:

• Мониторы батареи нового поколения:как повысить безопасность батареи, повысив точность и увеличив время работы
• Повышение точности измерения температуры в системах мониторинга аккумуляторов.
• Повышение точности измерения напряжения в системах мониторинга аккумуляторных батарей.
• В настоящее время сомневаетесь в точности вашего монитора батареи? Эти советы помогут повысить безопасность и точность батареи.

–Викрам Сундарам, инженер по маркетингу продукции в Texas Instruments.

>> Эта статья изначально была опубликована на нашем дочернем сайте EE Times.

---

Связанное содержание:

• Успех электромобиля зависит от более качественных аккумуляторов и более умной зарядки.
• Растущая потребность в точном измерении энергии постоянного тока.
• Эталонная платформа поддерживает энергосистемы электромобилей.
• Новые решения улучшают управление питанием электромобилей.
• Оценка срока службы литий-ионных батарей для имплантируемых медицинских устройств.
• Использование анализа мощности для оптимизации срока службы батареи в устройствах Интернета вещей.

Чтобы получить больше информации о Embedded, подпишитесь на еженедельную рассылку Embedded по электронной почте.