Phạm vi và các giả định vận hành
Tài liệu này đề cập đến hai cơ chế phối hợp trong hệ thống động lực của xe điện nhẹ (LEV): tương tác dòng quá khi xả giữa bảo vệ bình ắc quy và nhu cầu dòng của bộ điều khiển động cơ, và tín hiệu cho phép sạc giữa hệ thống quản lý pin (BMS) và bộ sạc. Tài liệu được viết cho các kỹ sư, đơn vị tích hợp và các nhóm dịch vụ kỹ thuật làm việc với các bình ắc quy động lực lithium-ion cấu hình nối tiếp thuộc loại dùng trên xe điện hai bánh, bao gồm các nền tảng của các nhà sản xuất như VINFAST; dẫn chiếu đó chỉ là ranh giới về mức độ áp dụng và không hàm ý gì về hóa học, cài đặt bảo vệ hay linh kiện của một phương tiện cụ thể.
Các giả định:
- Bình ắc quy gồm S nhóm pin nối tiếp, với tùy chọn P pin song song mỗi nhóm. Số chuỗi nối tiếp xác định cấp điện áp; số hàng song song làm thay đổi dung lượng theo tỷ lệ.
- BMS đo dòng điện và nhiệt độ của bình ắc quy, có khả năng ngắt dòng xả, và có thể cho phép hoặc vô hiệu hóa việc sạc thông qua tín hiệu điều khiển tới bộ sạc ở nơi tồn tại giao diện như vậy.
- Các bộ điều khiển động cơ tiêu thụ dòng điện theo tay ga và tải; ở nơi bộ điều khiển chính và phụ cùng tồn tại, nhu cầu đỉnh của chúng có thể trùng nhau.
Phần mềm bộ sạc, thiết kế nhiệt và kết cấu cơ khí nằm ngoài phạm vi.
Nguyên lý hoạt động và logic điều khiển
Phía xả. Chuỗi quan hệ nhân quả như sau: BMS liên tục đo dòng xả của bình ắc quy; giá trị đo được so sánh với giới hạn bảo vệ của bình ắc quy; nếu tổng nhu cầu dòng của các bộ điều khiển vượt quá giới hạn đó, BMS vào trạng thái bảo vệ quá dòng và ngắt đầu ra; người đi xe quan sát thấy mất nguồn đột ngột và tăng tốc giật cục; việc cấp nguồn được khôi phục khi nhu cầu giảm trở lại trong phạm vi giới hạn bảo vệ. Do đó, các lần bảo vệ lặp lại khi tăng tốc hoặc leo dốc cho thấy sự lệch phối hợp giữa nhu cầu của bộ điều khiển và định mức của bình ắc quy, chứ không phải là thiết bị bảo vệ bị lỗi. Vận hành liên tục trong tình trạng này làm tăng ứng suất lên đường bảo vệ và đẩy nhanh lão hóa pin, nên đây là lỗi ở mức thiết kế cần được khắc phục chứ không phải chế độ dung chịu được.
Về phương hướng, khả năng xả liên tục của bình ắc quy nên nằm trên tổng dòng đỉnh mà các bộ điều khiển có thể tiêu thụ đồng thời, để bảo vệ không bao giờ hoạt động trong phạm vi vận hành động lực bình thường của phương tiện. Không có biên độ số cụ thể nào được khẳng định ở đây; việc xác định kích thước phải dựa trên định mức đã được xác thực của bình ắc quy cụ thể.
Cài đặt dòng của bộ điều khiển tự nó là một biến số tinh chỉnh. Cài đặt cao so với khả năng của bình ắc quy cho gia tốc và khả năng leo dốc mạnh với cái giá là dòng xả tức thời cao hơn, tiêu hao nhanh hơn, tầm hoạt động giảm và lão hóa nhanh hơn; cài đặt thấp thì ngược lại. Không cực đoan nào vốn dĩ là lỗi; cài đặt này dung hòa giữa công suất yêu cầu với khả năng và tuổi thọ phục vụ.
Phía sạc. Như một cơ chế chung được hỗ trợ bởi tài liệu sơ cấp của một nhà sản xuất khác (không phải thông số kỹ thuật của GOTION JTM), BMS có thể chặn việc sạc dựa trên nhiệt độ pin đo được: dưới mức sàn cho phép sạc đã định nghĩa, bộ sạc bị vô hiệu hóa — lý tưởng nhất là qua đầu vào bật/tắt từ xa — và việc sạc chỉ tiếp tục khi nhiệt độ tăng vượt một chút trên mức sàn, tạo ra trễ giúp tránh dao động nhanh quanh ngưỡng. Việc ước lượng SoC cũng có thể nằm trong một thiết bị giám sát pin bên ngoài thay vì trong pin, và trong trường hợp đó, điện áp bình và điện áp cell vẫn là dữ liệu quan sát đáng tin cậy nhất trong vận hành bị giới hạn. Đây là các mẫu kiến trúc chung; ngưỡng chính xác và các đường tín hiệu là đặc thù theo sản phẩm.
Thông số và giao diện
- S (không thứ nguyên): số nhóm pin nối tiếp. Điện áp danh định của chuỗi V_nom = S × V_cell,nom; điện áp đầy V_full = S × V_cell,max, với V_cell tính bằng volt. Ví dụ, một chuỗi 13S gồm cell 3.7 V danh định / 4.2 V tối đa cho khoảng 48 V danh định và 54.6 V khi đầy; số S cao hơn nâng cấp điện áp tương ứng. Đây là các ví dụ tính toán, không phải định mức.
- P (không thứ nguyên): số pin song song mỗi nhóm; dung lượng bình (Ah) tỷ lệ tuyến tính với P tại dung lượng cell cố định.
- Dòng xả liên tục của BMS (A): dòng duy trì mà bình cung cấp mà không kích hoạt bảo vệ; số hạng phía nguồn của phép so sánh phối hợp.
- Tổng dòng đỉnh của bộ điều khiển (A): tổng nhu cầu đỉnh đồng thời của bộ điều khiển chính cộng phụ; số hạng phía nhu cầu.
- Cài đặt giới hạn dòng bộ điều khiển (A): thông số tích hợp đánh đổi giữa hiệu suất với mức tiêu thụ, tầm hoạt động và lão hóa.
- Cửa sổ nhiệt độ cho phép sạc (°C): mức sàn và trần đặc thù theo bình, trong đó BMS cho phép sạc; các giá trị được đặt theo yêu cầu của nhà sản xuất cell và không được chuyển giữa các sản phẩm.
Ngưỡng bảo vệ, độ trễ bảo vệ, cấu trúc cảm biến dòng, định danh truyền thông và phương thức ngắt là đặc thù theo bình và phần mềm và không được chỉ định ở đây.
Kiểm chứng và chẩn đoán lỗi
- Mất nguồn khi ga đầy hoặc leo dốc, với sự khôi phục khi nhu cầu giảm, là dấu hiệu đặc trưng của việc bảo vệ hoạt động dưới tổng nhu cầu. Hành động khắc phục là phối hợp lại cài đặt bộ điều khiển với định mức bình; ở nơi phương tiện cung cấp nhật ký dòng, nhu cầu đỉnh được ghi lại so với khả năng liên tục định mức là bằng chứng quyết định.
- Vận hành liên tục trong tình trạng bảo vệ lặp lại tự nó là một cơ chế suy giảm và cần được đưa lên cấp xử lý, không dung chịu.
- Tầm hoạt động thấp hơn nhiều so với kỳ vọng cùng với gia tốc mạnh cho thấy cài đặt bộ điều khiển quá lớn so với khả năng của bình; ngược lại, khả năng leo dốc yếu kèm tầm hoạt động xuất sắc gợi ý chiều ngược lại.
- Việc sạc không bao giờ bắt đầu trong điều kiện lạnh, rồi bắt đầu sau khi bình ấm lên, cho thấy cổng cho phép sạc hoạt động đúng thiết kế chứ không phải lỗi bộ sạc — với điều kiện điểm tiếp tục được quan sát phù hợp với cửa sổ đã chỉ định của bình. Mọi kiểm tra như vậy nên dùng nhiệt độ đã ghi và trạng thái cho phép của bộ sạc, không phải các phép đo tự ứng, tùy tiện trên mạch đang cấp điện.
- Ở nơi SoC được tính bên ngoài, hãy nghi ngờ ước lượng của thiết bị giám sát trong vận hành bị giới hạn và phán đoán dựa trên điện áp cell và trạng thái BMS.
- Việc xác nhận cho một bình cụ thể phải dựa trên dữ liệu định mức riêng của bình đó và bằng chứng từ phòng thí nghiệm đủ tiêu chuẩn, không bao giờ dựa trên số liệu của nhà sản xuất khác.
Hạn chế
Cơ chế phía xả bắt nguồn từ hướng dẫn ngành chung chứ không phải dữ liệu kiểm tra có đo đạc. Không có ngưỡng bảo vệ, đường đặc tuyến bảo vệ, thời gian khôi phục, giao thức truyền thông hay số liệu sản phẩm JTM nào được nêu. Mô tả về cho phép sạc và trễ tiếp tục là một mẫu kiến trúc chung rút ra từ tài liệu của các nhà sản xuất khác và không thể chuyển thành thông số kỹ thuật. Không có tuyên bố nào về khả năng tương thích, chứng nhận, hóa học hay hiệu suất đối với bất kỳ phương tiện, bộ điều khiển hay bình nào, bao gồm các nền tảng VINFAST; việc phối hợp theo từng mẫu phải dựa trên dữ liệu đã được xác thực riêng của bình.