Ano ang Pagsubok sa Sistema ng Baterya?
Tumawag ang field service guy na nagsasabing hindi mag-on ang forklift. Na-lock out ang BMS. Sinisisi ng customer ang baterya. Lumabas na may umalis sa pack na nakaupo sa isang hindi pinainit na bodega sa holiday, bumaba ang temperatura sa ibaba ng threshold, at tumanggi ang system na isara ang mga pangunahing contactor. Gumagana bilang dinisenyo. Iyan ang pagsubok ng sistema ng baterya na ginagawa ang trabaho nito.
Sinasaklaw ng pagsubok sa system ng baterya ang tatlong bagay na kadalasang nangyayari na hindi nakikita ng end user: mga self-diagnostics bago maging live ang pack, pagsubaybay sa insulation habang tumatakbo ito, at interlock na pag-verify na nagpapatunay na walang naluluwag. Ang bawat isa ay umiiral dahil may nangyaring mali sa field, madalas sapat na ito ay naging isang karaniwang kinakailangan. GB 18384-2020 sa China, ISO 6469-3 sa buong mundo. Hindi ito mga mungkahi.
Self-Diagnostics Bago ang Anumang Iba Pa
Kapag na-flip mo ang key switch sa isang electric forklift, hindi lang sinasara ng BMS ang mga contactor at umaasa sa pinakamahusay. Mayroong isang sequence na unang tumatakbo, kadalasang natatapos sa wala pang limang segundo, minsan mas mabilis. Binoboto ng system ang bawat cell group para sa boltahe at temperatura, tinitingnan kung nakikipag-usap ang mga slave board, at nagpapatakbo ng contactor adhesion detection bago subukang isara ang anuman.
Mga Kritikal na Operating Threshold
Bintana ng Boltahe
2.0V - 4.5V
Mga limitasyon sa bawat cell. Sa labas ng saklaw na ito, pinipigilan ang pag-activate.
Saklaw ng Temp
-40℃- 80 degree
Mga limitasyon sa kaligtasan ng module upang maiwasan ang mga thermal event.
Ang boltahe na bintana ay masikip. Ang boltahe ng cell ay kailangang nasa pagitan ng 2.0V at 4.5V o hindi magiging live ang pack. Ang hanay ng temperatura ng module ay -40℃hanggang 80℃. Ang mga ito ay hindi arbitrary na mga numero na nakuha mula sa isang spec sheet. Sa ibaba ng 2V ay nangangahulugan na ang isang cell ay malalim na na-discharge o nasira, hindi mo nais na pilitin ang kasalukuyang sa pamamagitan nito. Sa itaas ng 4.5V ay nangangahulugan ng sobrang singil o pagkakamali sa pagsukat, sa alinmang paraan ay may mali. Nakita namin ang mga pack na bumalik na may isang cell sa 4.6V habang ang iba ay normal. Depekto sa paggawa sa cell, nahuli ito ng BMS bago ito naging isang thermal event.
Hindi napapansin ang contactor adhesion detection hanggang sa mahalaga ito. Gumagana ang pagsubok sa pamamagitan ng pagsukat ng boltahe sa mga terminal ng contactor kapag inutusang bukas ang contactor. Ang ibig sabihin ng kasalukuyang boltahe ay kasalukuyang dumadaloy, na nangangahulugang ang contactor ay hinang-hinang sarado sa isang nakaraang mataas na-kasalukuyang kaganapan. Hindi makontrol ang isang welded contactor. Hindi ligtas na madiskonekta ang pack. Nakakainis ang isang forklift na tumangging i-on. Ang isang forklift na tumatangging patayin ay mapanganib.
Gumagana ang timing tulad nito: Nagsisimula ang BMU, naghihintay ng 0.1 segundo, pumapasok sa-self check state, tumatakbo sa lahat ng kundisyon. Kung ang lahat ay pumasa sa loob ng 5 segundo, ang mga pangunahing contactor ay magsasara. Kung hindi, kasalanan sa pagsisimula, mananatiling nakadiskonekta ang pack. Ang ilang mga customer ay nagreklamo tungkol sa pagkaantala sa pagsisimula. Ipinaliwanag namin na ang limang segundo ay mas mura kaysa sa sunog ng baterya.
Ang Pagsubaybay sa Insulation ay Tungkol sa Leakage Current, Hindi Lang Paglaban
Ang mga sistema ng mataas na boltahe ng baterya ay lumulutang na may kaugnayan sa chassis ng sasakyan. Walang sinadyang koneksyon sa pagitan ng DC bus at lupa. Kapag nasira ang insulation-moisture ingress, cable wear, contamination-current ay nagsisimulang tumulo sa chassis. Pindutin ang maling ibabaw sa maling oras at naging bahagi ka ng circuit na iyon. Ito ang dahilan kung bakit nangangailangan ang GB 18384-2020 ng pinakamababang 100Ω bawat boltahe ng boltahe ng system. Ang isang 500V pack ay nangangailangan ng hindi bababa sa 50kΩ sa pagitan ng alinman sa poste at chassis ground.
Ang matematika ay nagmula sa IEC/TR 60479-1, na nagtatag ng 2mA bilang threshold kung saan nagsisimula ang perception ng tao sa electric current. Panatilihin ang pagtagas sa ibaba nito at ang pakikipag-ugnay ay hindi agad mapanganib. Sa itaas nito at mabilis na lumalala ang mga bagay. Ang pamantayan ay nagbibigay sa iyo ng engineering margin upang magtrabaho kasama.
Apat na paraan ang umiiral para sa pagsukat ng paglaban sa pagkakabukod sa mga aplikasyon ng sasakyan. Ang paraan ng auxiliary boltahe ay nangangailangan ng panlabas na 110V DC na pinagmumulan, nagpapalubha sa system, at hindi matukoy kung aling poste ang may sira. Gumagana lang ang kasalukuyang paraan ng sensor kapag umaagos ang load current, walang silbi sa mga pagsusuri bago-simulan. Ang paraan ng paglaban sa tulay ay ang ginagamit ngayon ng karamihan sa mga automotive BMS. Ikonekta ang mga naka-calibrate na resistors sa pagitan ng DC bus at chassis, lumipat sa pagitan ng mga pagsasaayos, kalkulahin ang pagkakabukod mula sa mga nagresultang divider ng boltahe. Patuloy na gumagana sa panahon ng operasyon ngunit may blind spot kapag ang mga positibo at negatibong paglaban sa poste ay magkapareho.
Inaayos ng paraan ng pag-iniksyon ng boltahe ang blind spot na iyon sa pamamagitan ng pagpapatong ng mababang-frequency na signal ng AC-karaniwang 10 hanggang 100Hz-sa high voltage circuit at pagsukat ng tugon sa reference ng chassis. Gumagana anuman ang simetrya sa pagkasira ng pagkakabukod. Gumagana kahit na ang baterya ay hindi nakakonekta sa pagkarga. Mas kumplikadong ipatupad, mas tumpak na mga resulta.
Alinmang paraan ang iyong gamitin, kailangang gawin ng BMS ang impormasyon. Insulation sa itaas 500Ω/V, normal na operasyon. Sa pagitan ng 100Ω/V at 500Ω/V, babala sa dashboard, maaaring paghigpitan ang ilang function. Mas mababa sa 100Ω/V, kundisyon ng fault. Kung ang system ay agad na pumutol ng kuryente o pinapayagan ang driver na malata sa bahay ay depende sa bilis ng sasakyan at operating mode. Hindi mo gusto ang isang forklift na namamatay sa kalagitnaan ng-lift na may papag sa hangin.
Ang High Voltage Interlock Loop ay nakakakuha ng mga Mechanical na Problema
Ang pagsubaybay sa pagkakabukod ay humahawak sa unti-unting pagkasira. Hinahawakan ng HVIL ang biglaang pagkaputol. Isang connector ang humila nang maluwag habang may banggaan. Ang isang takip sa pagpapanatili ay tinanggal nang hindi sinusunod ang pamamaraan ng lockout. Isang cable na nag-vibrate sa labas ng latch nito.
Ang pagpapatupad ay nagpapatakbo ng mababang boltahe na pilot signal sa pamamagitan ng mga nakalaang pin sa bawat mataas na-voltage connector sa system. Ang mga pin na ito ay mekanikal na mas maikli kaysa sa mga power contact. Kapag nag-unplug ka ng connector, unang bubukas ang interlock circuit, magkahiwalay ang mga power contact sa pangalawa. Nakikita ng BMS ang bukas na circuit, inutusang buksan ang lahat ng contactor, bumaba ang mataas na boltahe bago pisikal na magkahiwalay ang mga contact ng kuryente. Walang arko sa mukha ng connector. Walang panganib sa technician.
Timing Criticality
Mukhang simple ito hanggang sa isaalang-alang mo ang timing. Ang window ng pagtugon ay sinusukat sa millisecond. Kailangang ma-detect ng system ang break, magpasya kung ano ang gagawin, at magbukas ang mga command contactor nang mas mabilis kaysa maaaring pisikal na mahiwalay ang connector. Para sa mga connector sa itaas ng 400V, kadalasan ay mayroong pangalawang mekanikal na interlock na pumipilit ng sinadyang pag-pause-kailangan mong i-depress ang isang release, maghintay, pagkatapos ay hilahin-na nagbibigay ng oras sa control system upang mag-react.
Mayroong dalawang topologies. Kinokonekta ng series loop ang bawat interlock point sa isang tuluy-tuloy na circuit. Ang simpleng mga wiring, isang break kahit saan ay nagbubukas ng buong loop, ngunit hindi mo masasabi kung aling connector ang nafault nang walang pisikal na inspeksyon. Ang parallel monitoring sa CAN ay nagbibigay-daan sa bawat connector na mag-ulat ng sarili nitong katayuan nang nakapag-iisa. Mas maraming mga kable, mas kumplikado, ngunit alam mo kung saan eksakto ang problema. Ang mga aplikasyon ng suporta sa lupa sa pagmimina at paliparan ay may posibilidad sa parallel na diskarte dahil malaki ang kagamitan at nakakatipid ng oras ang fault localization.
Mga karaniwang failure mode na nakikita natin: pin corrosion mula sa moisture ingress, hindi sapat na puwersa ng pagsasama mula sa pagod na connector housings, cable fatigue mula sa hindi magandang routing na nagbibigay-daan sa paulit-ulit na pagbaluktot. Ang mga ito ay mga isyu sa pag-install at pagpapanatili, hindi mga isyu sa disenyo, ngunit lumalabas ang mga ito bilang mga pagkakamali ng HVIL kahit kaninong kasalanan ang mga ito.
Bakit Ito Mahalaga para sa Fleet Operations
Ang isang pack na tumangging magsimula ay hindi maginhawa. Ang isang pack na nagsisimula sa hindi dapat ay mapanganib. Umiiral ang pagsubok sa system ng baterya upang maiwasan ang pangalawang resulta sa pamamagitan ng pagpayag sa una.
Ang mga diagnostic ay nagdaragdag ng gastos sa BMS. Ang mga interlock connector ay nagkakahalaga ng higit sa karaniwang mga konektor. Ang insulation monitoring circuit mismo ay nagpapakilala ng parallel resistance path na bahagyang nagpapababa sa pagkakabukod ng system. Ito ay mga engineering tradeoff na umiiral dahil ang mga alternatibong-shipping pack na walang mga proteksyong ito-ay lumilikha ng pananagutan na walang gustong dalhin.
Para sa mga customer na sinusuri ang mga supplier ng baterya, ang mga itatanong ay hindi tungkol sa cell chemistry o cycle life claims. Ang mga bagay na iyon, ngunit ang mga ito ay mga pusta sa mesa. Ang mga tanong na nagpapakita ng kakayahan ng supplier ay tungkol sa mga edge case. Ano ang mangyayari sa -30℃? Ano ang mangyayari kung ang isang cell group ay nawalan ng balanse habang nag-iimbak? Ano ang mangyayari kung ang isang tao ay hindi sinasadyang na-short ang mga wire ng pandama sa panahon ng pagpapanatili? Ang isang supplier na may mga sagot-tiyak, teknikal na mga sagot na may data ng pagsubok-ay malamang na nakagawa ng sapat na mga pack upang makita ang mga problemang ito sa field.
Ang pagsubok sa system ng baterya ay hindi isang feature para mag-advertise. Ito ay imprastraktura na gumagana nang tama kapag walang mali at nakakakuha ng mga problema bago sila maging mga insidente kapag may nangyari. Ang pinakamagandang kinalabasan ay hindi mo mapapansing gumagana ito.
