Το Project 104S ήταν ένα τέλειο παράδειγμα αυτής της πραγματικότητας. Το καθήκον μας ήταν να πάρουμε ένα άλογο εργασίας - ένα συμβατικό ελαφρύ εμπορικό φορτηγό εφοδιαστικής - να αφαιρέσουμε το σύστημα μετάδοσης κίνησης εσωτερικής καύσης και να το αντικαταστήσουμε με ένα στιβαρό ηλεκτρικό σύστημα μετάδοσης κίνησης υψηλής τάσης.
Δεν εργαζόμασταν με ένα δικτυωτό πλέγμα "skateboard". Είχαμε να κάνουμε με ένα παραδοσιακό πλαίσιο διαβάθμισης σπαθιού, σχεδιασμένο πριν από δεκαετίες για μια μηχανή ντίζελ και έναν άξονα μετάδοσης κίνησης.
Ως εγκέφαλος της Lead Systems που ειδικεύεται στις μετασκευές βαρέως τύπου, μπορώ να σας πω ότι το να συνδυάσετε την τεχνολογία λιθίου του 21ου αιώνα με ένα τεχνητό πλαίσιο του 20ου αιώνα απαιτεί περισσότερα από πλάκες καλωδίωσης. Απαιτεί μηχανική ωμής δύναμης, ισορροπημένη με λεπτή ηλεκτρονική λειτουργία. Αυτή η μελέτη περίπτωσης διερευνά τα συγκεκριμένα μηχανικά εμπόδια της εγκατάστασης ενός συστήματος μπαταριών λιθίου 104S σε ένα ταλαντευόμενο, εύκαμπτο πλέγμα φορτηγού και πώς το JBD Automotive-Grade High Voltage BMS έγινε το κεντρικό νευρικό σύστημα που το έκανε εφικτό.
Το 104S Sweet Spot που καθορίζει την εμπορική τάση μετασκευής
Πριν τα κλειδιά του κολιέ αγγίξουν τα μπουλόνια, έπρεπε να ορίσουμε τον οπλισμό. Για εμπορεύσιμες ανταλλαγές ελαφρού έως μεσαίου τύπου (Αρχική κατηγορία 3-5), η επιλογή τάσης είναι κρίσιμη.
Το να πηγαίνεις πολύ χαμηλά (π.χ. 96V ή 144V) απαιτεί τεράστια ρεύματα για να πετύχεις το απαραίτητο κολιέ, αποδίδοντας σε βαρύ, ακυβέρνητο μπόμπι
καλωδίωση και σημαντικές απώλειες θερμότητας I²R. Η υπερβολική αύξηση (π.χ. οπλισμός 800 V) εισέρχεται σε μια σφαίρα εκθετικού κόστους στοιχείων, λαμβάνοντας πολύτιμους μετατροπείς καρβιδίου του πυριτίου (SiC) και εξειδικευμένη δομή φόρτισης που σπάνια δικαιολογεί.
Επιλέξαμε μια διαμόρφωση 104S χρησιμοποιώντας πολυχρωμικά κύτταρα LiFePO4(LFP).
Ονομαστική τάση: 332,8 V (στα 3,2 V ανά κυψέλη).
Μέγιστη τάση φόρτισης:~380V
Αυτή η ονομαστική σειρά ~330V είναι το "γλυκό σημείο" για εμπορεύσιμες μετασκευές EV. Παρέχει επαρκή ηλεκτροκινητική δύναμη για την οδήγηση σημαντικών κινητήρων έλξης χωρίς να λαμβάνονται φανταστικοί παράγοντες δέσμευσης υψηλής τάσης. Μας επιτρέπει να χρησιμοποιούμε τυπικούς, στιβαρούς συνδέσμους και καλωδίωση τεχνητής ποιότητας, διατηρώντας παράλληλα την τρέχουσα έλξη εντός διαχειρίσιμων ορίων κατά τη διάρκεια των σεναρίων αιχμής φορτίου, όπως η εκκίνηση σε μια κατηγορία με πλήρες φορτίο.
Πρόταση εικόνας: Εικόνα που δείχνει Κουτιά μπαταριών τοποθετημένα σε ράγες πλαισίου φορτηγού. Διαμόρφωση χωρισμένης "δεξαμενής ντεφιλέ" που δείχνει στιβαρά περιβλήματα μπαταριών βασικά βιδωμένα στις δύο πλευρές μιας φωλιάς άξονα μετάδοσης κίνησης πλαισίου σπαθιού.
The Physical Challenge Graduation Frames vs. The "Skateboard" Ideal
Ένα υπερσύγχρονο πλέγμα skateboard EV είναι άκαμπτο και επίπεδο — ένα τέλειο κρεβάτι για μπαταρία. Ένα εμπορεύσιμο πλαίσιο αποφοίτησης είναι το αντίθετο. Είναι σχεδιασμένο να λυγίζει. Στρίβει πάνω από ανώμαλα κοχύλια δρόμων. δονείται έντονα.
Για τη σχεδίαση 104S, δεν θα μπορούσαμε απλώς να ρίξουμε ένα μονολιθικό πακέτο 104 κυψελών στο κέντρο. Ο άξονας μετάδοσης κίνησης, η φωλιά και οι εγκάρσιες δοκοί ήταν εμπόδιο. Έπρεπε να δανειστούμε μια κατανεμημένη διάταξη, που συχνά ονομάζεται διαμόρφωση "δεξαμενής ντεφιλέ". Διαχωρίζουμε το σύστημα 104S σε δύο υποσυσκευασίες 52S, τοποθετημένες εξωτερικά στις ράγες πλαισίου και στις δύο πλευρές του φορτηγού για να διατηρηθεί το κέντρο βάρους.
Αυτό εισήγαγε σημαντικούς πονοκεφάλους μηχανικής
Κραδασμοί και κραδασμοί Τα κουτιά των μπαταριών έχουν μη αναρτημένο βάρος, άμεσα εκτεθειμένα στην πρόσκρουση του δρόμου. Οι εσωτερικοί παράγοντες, ειδικά το BMS και οι επαφές, πρέπει να απωθούν υψηλές δυνάμεις G εντός των αρμών συγκόλλησης ρωγμές ή ρελέ συγκόλλησης.
Δρομολόγηση HV Τώρα είχαμε καλωδίωση υψηλής τάσης που διέτρεχε το πλέγμα μεταξύ των δύο πακέτων. Η προστασία αυτών των γραμμών από μώλωπες και συντρίμμια του δρόμου ήταν πρωταρχικό μέλημα ασφάλειας.
Πολυπλοκότητα HVIL Ο βρόχος διασύνδεσης υψηλής τάσης (HVIL) — το κύκλωμα ασφαλείας που διασφαλίζει τη διακοπή του συστήματος εάν ένας σύνδεσμος δεν έχει τοποθετηθεί σωστά, πρέπει να διατρέχει μια πολύ μεγαλύτερη, πιο περίπλοκη διαδρομή γύρω από ολόκληρο το πλαίσιο.
Το Νευρικό Σύστημα που εφαρμόζει το BMS της JBD's Automotive-Grade HV
Δεδομένου του σκληρού εδάφους ενός πλαισίου διαβάθμισης κατασκευής, ένα τυπικό τεχνητό BMS θα αποτύχει μέσα σε ένα μήνα. Η συνεχής δόνηση θα κατέστρεφε τους τυπικούς παράγοντες PCB και η ρύπανση του δρόμου θα έθετε σε κίνδυνο τα μη σφραγισμένα περιβλήματα.
Για τη σχεδίαση 104S, τοποθετήσαμε το JBD Automotive-Grade High Voltage BMS . Αυτό δεν αφορούσε μόνο την κάλυψη των τάσεων των κυψελών. ήταν θέμα επιβίωσης.
Μηχανική Πρόκληση# 1: Επιβίωση του Βιομηχανικού Περιβάλλοντος
Η μονάδα BMS έπρεπε να τοποθετηθεί κοντά στο κύριο κιβώτιο επαφής, εκτεθειμένο στα βασικά στοιχεία κάτω από το κρεβάτι του φορτηγού. Χρησιμοποιήσαμε τον ανθεκτικό οπλισμό αντιμετώπισης της JBD.
Τετράγωνο IP67 Το BMS στεγάζεται σε ένα τετράγωνο αλουμίνιο από χυτό κόκκαλο, πλήρως σφραγισμένο έναντι σκόνης και ψεκασμού νερού υψηλής πίεσης. Αυτό είναι αδιαπραγμάτευτο για την υποστήριξη κάτω από πλέγμα.
Συνδέσεις αυτοκινήτου Χρησιμοποιήσαμε κλείδωμα, σφραγισμένους συνδέσμους κατηγορίας αυτοκινήτου (όπως εξαρτήματα συνδεσιμότητας Amphenol ή TE) για όλες τις πλεξούδες ανίχνευσης και επικοινωνίας, αποκλείοντας τα κουνήματα κατά τη λειτουργία.
Απόσβεση κραδασμών Το εσωτερικό PCB έχει ομοιόμορφη μοκέτα για να καλύψει την υγρασία και είναι τοποθετημένο με αντικραδασμικές βάσεις για να μονώνει ευαίσθητα ηλεκτρονικά διαστάσεων από τις αρμονικές πλαισίου.
Πρόταση εικόνας Εικόνα του JBD BMS μέσα σε ένα στιβαρό τετράγωνο essence. κοντά στο κάλυμμα από χυτό αλουμίνιο που δείχνει σφραγισμένους συνδέσμους κατηγορίας αυτοκινήτου και πτερύγια ψύξης.
Μηχανική Πρόκληση # 2: Επανεφεύρεση του Κατανεμημένου Τέρας
Η διαχείριση ενός διαιρεμένου πακέτου 104S απαιτεί προσεκτική εξέταση της όρασης ρεύματος και της τοποθέτησης του επαφέα. Αποφασίσαμε μια κεντρική προσέγγιση Master BMS.
Ενώ τα κύτταρα επιλύθηκαν φυσικά, ηλεκτρικά, παρέμειναν σε σειρά. Το JBD BMS διαμορφώθηκε για να καλύπτει θερμοκρασίες και στα δύο διαφορετικά φυσικά πακέτα. Το κρίσιμο είναι ότι το κύκλωμα HVIL σχεδιάστηκε για να τρέχει σε σειρά μέσω των αποσυνδέσεων σέρβις και των δύο δεξαμενών καθαρισμού. Ωστόσο, ολόκληρο το σύστημα HV δεν λειτουργεί, με ασφάλεια παγώματος, εάν ένα αυτόματο ανοίγει ένα από τα δύο κουτιά μπαταρίας για σέρβις. Το JBD BMS παρακολουθεί συνεχώς την ακεραιότητα αυτού του εκτεταμένου κύκλου HVIL προτού επιτρέψει στους κύριους επαφές να κλείσουν.
Engineering Challenge# 3 The Protocol Handshake (Ενσωμάτωση VCU)
Μια κατασκευή είναι ένα έδαφος "Φρανκενστάιν". Έχετε έναν κινητήρα και έναν ρυθμιστή από έναν προμηθευτή, ένα πεντάλ γκαζιού από το αρχικό όχημα και μια νέα μονάδα ελέγχου οχημάτων μετά την αγορά (VCU) που προσπαθεί να εκτελέσει την παράσταση.
Το BMS πρέπει να είναι η μοναδική πηγή αλήθειας για την κατάσταση της μπαταρίας. Ωστόσο, το φορτηγό δεν κινείται εάν το BMS και το VCU δεν μπορούν να μιλήσουν.
Χρησιμοποιήσαμε την πλήρως διαμορφώσιμη διεπαφή μηχανής CAN του JBD BMS (CAN 2.0 B). Η πρόκληση ήταν η χαρτογράφηση των συγκεκριμένων αναγνωριστικών CAN που απαιτούνται από το aftermarket VCU. Έπρεπε να διαμορφώσουμε το BMS ώστε να εκπέμπει ζωτικές παραμέτρους — Κατάσταση φόρτισης (SOC), Όριο ρεύματος εκφόρτισης (DCL) και Όριο ρεύματος φόρτισης (CCL) — στην ακριβή συχνότητα (π.χ. διαστήματα 10 ms) που αναμενόταν η VCU.
Μελέτη περίπτωσης: Limelight Working High Inrush Current κατά την εκκίνηση
Κατά τη διάρκεια της αρχικής δοκιμής κομματιού, αντιμετωπίσαμε ένα κρίσιμο ζήτημα. Όταν ο οδηγός έστρωσε το γκάζι από αδιέξοδο ενώ μετέφερε ένα αποσυναρμολογημένο φορτίο 2 τόνων, το VCU απαίτησε μέγιστη επιτάχυνση ακράτεια. Η εκτελούμενη ροή ρεύματος από την μπαταρία ήταν τεράστια, με αποτέλεσμα το BMS να πυροδοτήσει την "Προστασία βραχυκυκλώματος" του και να ανοίξει ακράτεια τους επαφές, σκοτώνοντας το φορτηγό ακράτεια.
Οι εσωτερικοί πυκνωτές του ρυθμιστή κινητήρα εξάντλησαν την μπαταρία πολύ προκαταβολικά, μοιάζοντας με το BMS.
Η λύση JBD: Δεν μπορούσαμε απλώς να απενεργοποιήσουμε την προστασία. αυτό θα ήταν επικίνδυνο. Αντίθετα, χρησιμοποιήσαμε το προηγμένο λογισμικό διαμόρφωσης του JBD HV BMS για να συντονίσουμε την αίσθηση προστασίας.
Βελτιστοποίηση προφόρτισης Αυξήσαμε το παράθυρο διακοπής λειτουργίας πριν από τη φόρτιση, καθώς οι πυκνωτές του ρυθμιστή κινητήρα ταιριάστηκαν πλήρως με την τάση του πακέτου πριν κλείσει ο κύριος επαφέας.
Χαρτογράφηση ρεύματος-χρόνου ανέμου. Εγκλιματίσαμε τον ανιχνευτή προστασίας υπερβολικού ρεύματος από μια άμεση τιμή σε έναν χρονικά περιορισμένο άνεμο. Διαμορφώσαμε το BMS ώστε να επιτρέπει έναν άξονα 300Α για πάνω από 2 δευτερόλεπτα (αρκετός για να κινηθεί η νωθρότητα κύλισης) πριν κατέβουμε στα 150Α χωρίς στάση.
Αυτός ο συντονισμός επέτρεψε το απαραίτητο "απορροφητικό κολιέ" χωρίς να θέτει σε κίνδυνο τα όρια ασφαλείας των κυψελών 104S.
Συμπέρασμα: Το μέλλον της μετασκευής είναι τραχύ
Το σχέδιο 104S έδειξε ότι η μετατροπή του πλέγματος ICE κληρονομιάς σε ηλεκτρικό είναι μια εφικτή, οικονομικά αποδοτική στρατηγική για εμπορεύσιμες γραμμές, αλλά δεν είναι μια άσκηση έλξης και παιχνιδιού. Το εχθρικό φυσικό έδαφος ενός πλαισίου αποφοίτησης απαιτεί παράγοντες πολύ πιο σκληρούς από τα τυπικά αποτελέσματα αποθήκευσης ενέργειας.
Χρησιμοποιώντας το δυναμικό σημείο τάσης ενός συστήματος 104S και τη στιβαρή, διαμορφώσιμη ευφυΐα του JBD Automotive-Grade BMS, παραδώσαμε με επιτυχία ένα φορτηγό εργασίας που διατηρεί την αρχική του απόσταση σε μίλια ενώ αγκαλιάζει ένα σύστημα κίνησης μηδενικής μετανάστευσης.
παρόλα αυτά, επικοινωνήστε με την ομάδα μηχανικών μας για να καταλάβουμε πώς τα αποτελέσματα Υψηλής Τάσης μπορούν να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις του πραγματικού κόσμου, εάν διαπραγματεύεστε μια εμπορεύσιμη κατασκευή EV ή ένα τεχνικό πλέγμα βαρέως τύπου.