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大学生电动方程式赛车低压电源设计

时间:2023-08-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:图11-1磷酸铁锂电池及接插件对于磷酸铁锂电池,在技术检查中有以下要求。④防火墙隔离低压电池和驾驶员。⑥车队成员连接低压电池AMS与电脑,可以显示电池单体电压和电池单体温度。图11-3金升阳科技有限公司PV200-29B24 DC/DC模块使用这种方式可以达到减轻低压系统重量,无须考虑低压电池电量的目的。

大学生电动方程式赛车低压电源设计

低压电源的选择包括直接使用低压电池和使用DC/DC模块连接动力电池两种方式。

1.低压电池

低压电池一般选择磷酸锂电池或锂电池。

(1)磷酸铁锂电池安全稳定,具有良好的安全性、使用寿命长、无记忆响应、环保的优点,如图11-1所示。

图11-1 磷酸铁锂电池及接插件

对于磷酸铁锂电池,在技术检查中有以下要求。

①电压不大于直流60 V。

②坚固的刚性壳体。

③如果电池安装在驾驶舱内,需要有IPX7级防水以及耐酸的壳体(仅用于含有电解液的电池)。

防火墙隔离低压电池和驾驶员。

⑤有短路保护(如保险丝)。

⑥负极连接到车架/单体壳。

⑦壳体内部连接妥善且有充分的绝缘处理。

⑧电芯安装合理。

⑨电池整体(包括壳体)位于防滚包络以内。

(2)锂电池比磷酸铁锂电池重量更轻、能量密度更大、内阻更小等,但高温作用下容易自燃,回收不当容易造成污染(图11-2)。所以,锂电池管理系统(AMS)是必不可少的。AMS需要监控每一个电池包的实时电压,并监控部分电池包的温度,这方面的详细设计参照电池箱设计章节。

(www.xing528.com)

图11-2 软包锂电池

对于锂电池,除了上述磷酸铁锂电池必须满足的要求外,还需额外满足以下要求。

①壳体最薄处也需要达到UL94-V0防火标准,坚固的刚性壳体也要达到FAR25及其他等效标准。

②过流保护的电流值低于电池最大放电电流。

③至少对30%的电池单体有过温保护(60℃和参数表中所要求的温度取较低温度)。

④所有电池有电压保护。

信号故障/超过阈值将会导致低压电池断开负载(系统关键信号)。

⑥车队成员连接低压电池AMS与电脑,可以显示电池单体电压和电池单体温度。

2.DC/DC模块连接动力电池

除了直接使用低压电池作为低压电源外,还可以通过在动力电池箱中添加一个DC/DC模块,将400~600 V的高压直流电转换为24 V的低压直流电输出。使用这种方式一般采用200 W大功率DC/DC模块,并在电池箱外放置一低容量24 V低压电池,用于上电激活电池箱,电池箱上电后通过电器切断低压电池工作,变为电池箱内DC/DC模块供电,如图11-3所示。

图11-3 金升阳科技有限公司PV200-29B24 DC/DC模块

使用这种方式可以达到减轻低压系统重量,无须考虑低压电池电量的目的。使用15 A·h的磷酸铁锂电池自重在2.0 kg左右,且需要不小的空间;而改装后将变为一个小容量低压电池与一个DC/DC模块。

3.配电模块设计

若使用24 V低压电池作为电源,实际输出电压不会恒定在24 V,而是在24~29.4 V范围,同时部分车载用电器额定电压为5 V、12 V,所以在电源与用电器之间需要配电模块来稳定地输出24 V、12 V、5 V的电压,如图11-4所示。

图11-4 金升阳DC/DC模块

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