Güç pil paketinin bağlantısı ve güvenilirliği üzerine analiz
Güç pil hücresindeki bileşenlerin mantıksal ilişkisinin girişine dayanarak, bu makale güç pili hücresinin güvenilirlik modeline, güç pil paketinin yapısına ve bağlantısının güvenilirliğine odaklanmaktadır.
1. Güç pil hücresindeki bileşenlerin mantıksal ilişkisi
Güç pil hücresi altı ana bileşenden oluşur: pozitif elektrot grubu, negatif elektrot grubu, gözenekli diyafram, muhafaza, elektrolit ve egzoz valfi Bileşenlerden herhangi birinin arızalanması, güç pil hücresinin güvenilirliğine zarar verecektir. , Bu, tüm güç pil hücresinin güvenilirliğini azaltır R (t). Bu nedenle, mantıksal ilişkinin analizinden, güç pil hücresinin altı ana bileşeni arasındaki ilişki seri olarak bağlanmalıdır, daha sonra tüm güç pil hücresinin güvenilirliği R (t) her bir bileşen Ri (t) (1 ·) tarafından belirlenecektir. 2 i) karar vermek.
Güç batarya ünitesinin pozitif elektrot grubu ve negatif elektrot grubu, sırasıyla birçok pozitif ve negatif plakadan oluşur.Elektrik bağlantısı açısından pozitif (veya negatif) plakalar, mantık fonksiyonundan paralel olarak bağlanır. Bakış açısına göre, herhangi bir plakanın arızalanması, tüm güç pil hücresinin arızalanmasına neden olmayacaktır.Tüm plakalar, elektrot grubunun arızalanmasına neden olmak için aynı anda arızalanmalıdır, böylece bunlar da paralel olarak kabul edilebilir.
2. Güç pil hücresinin güvenilirlik modeli
Güç pil monomerlerinin güvenilirlik modeli genellikle aşağıdaki üç biçime sahiptir: (1) Birincisi, seri sistemin güvenilirlik modelidir: Seri sistem modeli Şekil 1'de gösterilmektedir. Seri sistem, her bir bileşeninin sistemin normal çalışması için gerekli ve vazgeçilmez olduğu anlamına gelir; herhangi bir bileşenin arızalanması sistemin anormal çalışmasına neden olur. Bu nispeten yaygın ve basit bir sistemdir.
Sistemin N çeşit bileşeni varsa, her bileşenin başarısızlık oranı i (i = 1 N), bu durumda seri sistemin toplam başarısızlık oranı: = n11 n22 nNN; toplam sorunsuz çalışma süresi: MTBF = 1 / = 1 /; Yıllık güvenilirlik: P = 1 / e8760 · = 1 / e8760 / MTBFN (çünkü yıllık süre 8760 saattir).
(2) Paralel sistemin güvenilirlik modeli: Paralel sistem modeli Şekil 2'de gösterilmektedir. Şekil 2'de U1 ve U2, sistemin işlevlerini bağımsız olarak gerçekleştirebilir ve herhangi bir U1 veya U2 birimi arızalanırsa, giriş ve çıkış terminallerinin bağlantısını otomatik olarak (veya manuel olarak) kesecek ve aynı zamanda birbirleri için yedek görevi gören başka bir birime bağlanacaktır. Açıktır ki, paralel sistemin herhangi bir biriminin arızalanması sistemin işlevini etkilemeyecektir ve sistem sadece her iki birim arızalandığında normal şekilde çalışamaz. Benzer şekilde, bir sistem oluşturmak için N ünite paralel bağlanabilir.
Matematiksel ilişki şudur: başarısızlık olasılığı: F (t) = F1 (t) · F2 (t) ... FN (t); F1 (t) = F2 (t) ... = FN (t) ise güvenilirlik: R ( t) = 1 F (t) = 1 n.
Sonuç açıktır: Her bir birimin güvenilirliği çeşitli kısıtlamalarla sınırlandığında ve sistemin yüksek derecede güvenilirliğe sahip olması gerektiğinde, seri sistemler yerine paralel sistemlerin kullanılması elektronik sistemlerin güvenilirliğini artırmak için temel yöntemdir. Paralel sistemin maliyeti, seri sisteminkinden daha yüksek olacaktır, ancak gerekli güvenilirliği sağlamak için, biraz harcamak gerekli ve değerlidir.
(3) Hibrit sistemin güvenilirlik modeli
Gerçek mühendislikte, maliyet ve güvenilirlik arasında bir denge kurmak için genellikle seri ve paralel hibrit sistemler kullanılır. Yani, daha düşük güvenilirliğe sahip üniteler için paralel bir sistem benimsenir ve daha yüksek güvenilirliğe sahip bir ünite seri halinde muhafaza edilir. Model, Şekil 3'te gösterilmiştir. Hibrit sistemin güvenilirliği: R (t) = R1 (t) · R2 (t) · R32 (t) · R4 (t); eğer R1 = R2 = R4 = 0.99, R3 = 0.9, sonra R3-2 = 1-2, R3-2 = 0,99, R = R1 · R2 · R3-2 · R4 = 0,96 =% 96 ( F =% 4).
U3 paralel bir sistem kullanmıyorsa, o zaman R = 0,87 =% 87 (F =% 13). İkisi arasındaki güvenilirlik farkının hala çok açık olduğu ve başarısızlık oranının 3 kattan fazla azaldığı görülebilir. Genel olarak, hibrit sistem seri sistemden daha güvenilirdir ve paralel sistemden daha basittir.
3. Güç pil paketi
Güç pil paketi, koruyucu bir devre kartı ve seri-paralel bağlantı yoluyla bir kasa ile birleştirildikten sonra doğrudan elektrik enerjisi sağlayabilen güç pil hücrelerinin bir kombinasyonunu ifade eder Güç pil paketi, güç pil sistemini oluşturan ikincil yapılardan biridir. Güç bataryası modülü, seri ve paralel olarak birden fazla tek hücreden monte edilir.Tek hücreler arasındaki bağlantı ve sabitleme, bağlantı parçası ile batarya kutbu arasında küçük temas direnci, titreşim önleme ve yüksek güvenilirlik gerektirir.
İster lazer kaynağı, ister direnç kaynağı veya mekanik cıvata kilitleme olsun, monte edilmiş akü sisteminin elektrikli araçların gerçek sürüş sürecinde güvenilirliği ve dayanıklılığı garanti edilmelidir. Farklı güç batarya sistemi tasarım gereksinimlerinde, hacimsel enerji yoğunluğu, kütle özgül enerji yoğunluğu ve hacim güç yoğunluğu, güç batarya sistemindeki tekil hücreler arasındaki bağlantı yapısı ve işlemiyle ilgilidir.
Güç pil hücrelerinin yapısına ve şekline göre, bunlar esas olarak silindirik hücrelere ve kare hücrelere ayrılır.Her birinin avantajları ve dezavantajları da çok açıktır.Kabuk malzemesinden metal kabuk (çelik kabuk veya alüminyum kabuk) ve alüminyum plastik olarak ayrılabilir. Film kapsülleme (polimer lityum pil). Kutup tipinden, dıştan dişli direğe, içten dişli direğe, platform direğine ve alüminyum-nikel uzatılmış direğe (polimer lityum pil türünün kutbu) ayrılabilir.
Farklı kutup tiplerinin pilleri çok farklı pil gruplama yöntemlerine ve bağlantı işlemlerine sahiptir ve kendi avantaj ve dezavantajlarına sahiptir. Güç bataryası modülü, bağlı birden fazla tek hücreden oluşur ve tekli hücreler arasındaki bağlantı yöntemi ve işleminin batarya tipine ve kutup tipine (sekme) göre seçilmesi gerekir. Pil hücresinin performansı belirli bir dereceye kadar pil takımının performansını belirler ve tüm güç pil sisteminin performansını etkiler.
Bu nedenle akü sistemi tasarımında akünün malzemesi ve şekli aracın tasarım gereksinimlerine göre seçilmelidir.
4. Güç pil paketi bağlantısı ve güvenilirliği Bir güç pil paketi oluşturmak için güç pil hücrelerini kullanırken, genellikle aşağıdaki iki bağlantı yöntemi kullanılır: :Güç pil hücrelerini seri ve sonra paralel bağlamanın birleşik yöntemi; Güç pil hücrelerini paralel ve sonra seri olarak bağlamanın kombinasyon yöntemi.
(1) Kombinasyon yönteminin önce seri ve sonra paralel olarak güvenilirliği Güç pil hücrelerini önce seri ve sonra paralel olarak bağlamanın kombinasyon yöntemi, güç kaynağı sisteminin güvenilirliğini artırmak için kullanılabilir.Güç pil hücreleri seri olarak bağlandığında ve daha sonra kullanıcı tarafından öne sürülen güvenilirlik gereksinimleri garanti edilemediğinde, aynı özelliklere sahip bir dizi paralel bağlanabilir. Güvenilirliği artırmak için pil hücrelerine güç verin. Bir miktar kavramına sahip olmak için, Şekil 4, seri olarak ve sonra paralel olarak bağlanan kombinasyon modunun güvenilirlik modeli diyagramını göstermektedir:
Her bir güç pil hücresinin güvenilirliğinin aynı Pi = 0.99 olduğu varsayıldığında, Şekil 4'teki PU, güç pil hücresinin güvenilirliğidir ve iki parça, seri ve paralel yedeklilik arasındaki ilişkidir. Daha sonra, güvenilirlik paralel bağlantısının hesaplama formülüne göre, güç pil hücresinin güvenilirlik PU değeri: PU = Pi / n (n, güç pil hücrelerinin sayısıdır). Paralel olarak seri bağlanan güç pillerinin kombinasyon modunun sistem güvenilirliği Pa: Pa = 1- (1-PU) (1-PU) × × (1-PU).
Yukarıdaki sonuçlardan 0,99 güvenilirliğe sahip iki ünite paralel bağlandıktan sonra güvenilirliğin 100 kat arttığı ve güvenilmezliğin yüzde birden on binde birine düştüğü görülmektedir.
(2) Kombinasyon yönteminin önce paralel ve sonra seri olarak güvenilirliği
Güç pil hücrelerini paralel ve sonra seri olarak bağlamanın kombinasyon yöntemi, güç kaynağı sisteminin güvenilirliğini artırmak için kullanılabilir.Güç pil hücreleri seri olarak bağlandığında ve kullanıcı tarafından öne sürülen güvenilirlik gereksinimleri garanti edilemediğinde, güç pil hücreleri aynı özelliklere bağlanabilir. Güvenilirliği artırmak için güç pil hücreleri paralel olarak bağlandıktan sonra seri olarak bağlanır. Şekil 5, bir miktar kavramına sahip olmak için önce paralel sonra seri bağlanan kombinasyon modunun güvenilirlik model diyagramını göstermektedir.
Güç pil hücresinin güvenilirliğinin Pi = 0.99 olduğu varsayılırsa, Şekil 5'teki Pe, güç pil hücresinin güvenilirliğidir ve iki parça paralel bir yedekli ilişki içindedir. Daha sonra paralel olarak güvenilirlik hesaplama formülüne göre, güç pil hücresinin güvenilirlik PU'su: Pe = nPi ve paralel olarak seri bağlantılı güç pil hücresinin sistem güvenilirliği Pp: Pp = 1- (1-Pe) (1-Pe) × × (1-Pe).
Yukarıdaki hesaplama formülünden, teoride kalitatif ve kantitatif olarak görülebilir, güvenilirlik eğilimi: PP> Pi. Açıktır ki, paralel bir bağlantı ve ardından bir seri bağlantıdan oluşan bir güç pil paketinin güvenilirliği, bir seri bağlantı ve bunu takip eden bir paralel bağlantıdan daha yüksek olacaktır. Güç pil hücrelerinin homojen olmaması dikkate alınırsa, paralel ve ardından seri bağlanmanın bu bağlantı yöntemi, iki güç pil setinin yanlı akımını önlemek için faydalıdır.
Daha heyecan verici içerik için lütfen [Power Battery Network] WeChat genel hesabını takip edin (günlük olarak güncellenen bilgiler!)
WeChat genel hesap kimliği: sd-dldc
