Սարքավորումները վերագործարկելու առանց սպառված մարտկոցը փոխարինելը կարող է բարելավել բժշկական սայլակների, շարժական գործիքների և արդյունաբերական շարժական համակարգերի աշխատանքային հոսքը: Այնուամենայնիվ, հանվող մարտկոցը իսկապես տաք փոխարինման ենթակա է դառնում միայն այն դեպքում, երբ ամբողջական սնուցման ճարտարապետությունը աջակցում է տեղադրմանը և հեռացմանը՝ պահպանելով սարքի անհրաժեշտ գործառույթները:
համար պատվերով լիթիումային մարտկոցների փաթեթներ, նախագծման մարտահրավերը տարածվում է հզորությունից և հարմար փականից այն կողմ։ Ինժեներները պետք է համակարգեն առկա պահուստային աղբյուրը, սնուցման ուղու մեկուսացումը, կառավարվող միացումը և հոսթ-սարքի վարքագիծը։ «Զրոյական դադարը» համակարգային մակարդակի կատարողականի նպատակ է, որը պահանջում է սահմանված գործառնական շրջանակ և փորձարկման ապացույցներ։
Արագ պատասխան. Ապահովեք այլընտրանքային աղբյուր, որը կարող է կրել անհրաժեշտ բեռը թույլատրելի փոխարինման պատուհանի ընթացքում: Օգտագործեք որակավորված հզորության մուլտիպլեքս կամ ORing ճարտարապետություն՝ աղբյուրները կառավարելու, ներդրման ներհոսքը վերահսկելու, չնախատեսված հետադարձ սնուցումը կանխելու և միակցիչի միացումը ստուգելու համար: Ստուգեք ավտոբուսի լարումը, սարքի աշխատանքը, ահազանգերը և խափանումների արձագանքը հանման և ներդրման ընթացքում՝ ամենավատ դեպքում բեռի, ջերմաստիճանի և մարտկոցի վիճակի դեպքում:
Հիմնական տուփեր
Հանվող մարտկոցը և տաք փոխարինմամբ էներգահամակարգը տարբեր դիզայնի հասկացություններ են:
Հաշվարկեք պահուստային հզորությունը օպերատորի փոխարինման ժամանակի, ինչպես նաև էլեկտրական միացման միջակայքի համար։
BMS փաթեթը պաշտպանում է մարտկոցը։ Հոսթի սնուցման ուղու սխեման համակարգում է համակարգի մատակարարման անընդհատությունը։
Միակցիչների հաջորդականությունը, բեռի անջատման հնարավորությունը և ներհոսքի կառավարումը պահանջում են միտումնավոր նախագծում։
Թեժ փոխարինումը նվազեցնում է լիցքավորման հետ կապված ընդհատումները, բայց չի կարող վերացնել անսարքության բոլոր աղբյուրները։
Մաս 1. Սահմանեք պահանջվող անընդհատությունը
1.1 Նշեք, թե որ ֆունկցիաները պետք է մնան հասանելի
Սկսեք չափելի պահանջից. որ գործառույթներն են շարունակվելու, որ բեռները կարող են նվազեցվել, որքան ժամանակ կարող է մարտկոցը բացակայել և ինչ նվազագույն սնուցման լարում կարող է հանդուրժել սարքը: Բժշկական սայլակի համակարգիչը, շարժական վերլուծիչը և շարժական ռոբոտը կարող են ունենալ շատ տարբեր հզորության և անվտանգության պահանջներ:
համար բժշկական սարքավորում, գնահատեք էլեկտրաէներգիայի կորստի հետևանքները՝ օգտագործելով սարքի ռիսկերի կառավարման գործընթացը: Արդյունաբերական սարքավորումների համար ներառեք տվյալների պահպանումը, կառավարման վիճակի վերականգնումը և շարժվող մասերի անվտանգ վարքագիծը: Պրոցեսորի հզորությունը պահպանելը պարտադիր չէ, որ նշանակում է, որ մեքենան պետք է շարունակի շարժվել մարտկոցի հետ աշխատելու ընթացքում:
1.2 Ընտրեք այլընտրանքային աղբյուրի ճարտարապետություն
ճարտարապետություն | Օգտակար գործառնական դեպք | Հիմնական սահմանափակում |
|---|---|---|
Երկու հանվող փաթեթներ | Մեկ փաթեթը աջակցում է աշխատանքին, մինչդեռ մյուսը փոխարինվում է | Յուրաքանչյուր մնացած աղբյուր պետք է ապահովի անհրաժեշտ բեռը և պահուստը |
Հիմնական փաթեթ գումարած ներքին կամրջային մարտկոց | Մեկ հասանելի փաթեթավորման խցիկ՝ օպերատորի փոխարինող պատուհանով | Կամրջի հզորության, ծերացման, լիցքավորման և պատրաստվածության մոնիթորինգ |
Հիմնական փաթեթ գումարած կոնդենսատորի պահեստավորում | Կարճատև ընդհատումներ կամ համապատասխանաբար սահմանափակ բեռներ | Օգտագործելի էներգիա, ESR, չափս և փոխարկիչի լարման միջակայք |
Մարտկոց և արտաքին սնուցում | Փոխարինում, երբ միացված է որակավորված էլեկտրական ցանցից ստացված հաստատուն հոսանքի աղբյուրին | Արտաքին մատակարարման մատչելիությունը և աղբյուրի անցման վարքագիծը |
Մի ենթադրեք, որ երկու միացված մարտկոցները հավասարապես են հոսանքը բաշխում: Տարբեր լարումներով մարտկոցների ուղիղ զուգահեռ միացումը կարող է առաջացնել անվերահսկելի հավասարեցման հոսանք: Պետք է սահմանվեն աղբյուրի առաջնահերթությունը, թույլատրելի զուգահեռ աշխատանքը և լիցքավորման ուղիները:
Մաս 2. Էլեկտրական հոսանքի ուղիների համակարգում
2.1 Առանձին BMS պաշտպանություն աղբյուրի կառավարումից
մարտկոցի կառավարման համակարգ վերահսկում է բջջային խմբի լարումները, չափված ջերմաստիճանները և հոսանքը, և կիրառում է փաթեթի պաշտպանությունը: Այն կարող է նաև հաղորդել SOC-ի, առողջության և խափանումների մասին տեղեկատվություն: Հոսթի հզորության կարգավորիչը կառավարում է աղբյուրի ընտրությունը, ավտոբուսի անընդհատությունը և բեռի վարքագիծը: Այս գործառույթները կարող են հաղորդակցվել, բայց դրանք ավտոմատ կերպով չեն մատակարարվում ստանդարտ BMS-ի կողմից:
TI-ներ էլեկտրական ուղու պաշտպանության ուղեցույց տարբերակում է ներհոսքի և խափանումների կառավարման համար նախատեսված hot-swap/eFuse ֆունկցիաները աղբյուրի կառավարման համար նախատեսված իդեալական դիոդային և power-mulx ֆունկցիաներից: Ընտրեք սարքերը՝ ըստ իրական լարման, հոսանքի և հակադարձ հոսանքի պահանջների:
2.2 Կառավարեք ներդրման ներհոսքը և հետադարձ մատակարարումը
Նոր տեղադրված մարտկոցը կարող է լիցքավորել հոսանքի մուտքային տարողունակությունը: I = C × dV/dt հարաբերությունը օգնում է գնահատել տարողունակային հոսանքը կառավարվող լարման թեքման ընթացքում: Ստուգեք միակցիչի լարվածությունը, BMS անջատման վարքագիծը և անցման սարքի ջերմային լարվածությունը գործարկման ընթացքում:
Միայն իդեալական դիոդի ֆունկցիան չի երաշխավորում կառավարվող ներհոսք, հոսանքի բաշխում կամ պաշտպանություն հակադարձ հոսանքի յուրաքանչյուր պայմանից: Վերանայեք կարգավորիչի վարքագիծը, FET դասավորությունը և չպաշտպանված տարողունակությունը: Անհրաժեշտության դեպքում օգտագործեք նախնական լիցքավորում կամ համապատասխան կառավարվող հոսանքի ուղի:
TI-ներ տաք փոխարինման MOSFET ընտրության ուղեցույց ընդգծում է անվտանգ շահագործման տարածքը (SOA): Գնահատեք մեկնարկի և կարճ միացման լարումը իրական ջերմաստիճանում և ժամանակում, այլ ոչ թե միայն FET-ի կայուն հոսանքի գնահատականը կամ ցածր միացման դիմադրությունը:
2.3 Ստուգել անցողիկ երևույթների հեռացումը և խափանումների մեկուսացումը
Հեռացումը կարող է ընդհատել բեռի հոսանքը և առաջացնել շփման ցատկ կամ ինդուկտիվ անցումային երևույթներ: Նախագծեք համապատասխան ամրացման, անջատման և աղբյուրի փոխանցման վարքագիծ: Կարճ միացված մուտքային աղբյուրը չպետք է իջեցնի առողջ մատակարարումը ընդհանուր ուղով:
Գրանցեք, թե ինչ է տեղի ունենում, երբ մնացած աղբյուրը սպառվում է, դրա BMS-ը բացվում է, կամ հոսանքի կարգավորիչը խափանվում է: Համատեղ փոխարկիչները, հողանցումները, միակցիչները և ներկառուցված ծրագրակազմը կարող են մնալ խափանման տարածված կետեր նույնիսկ երկփաթեթ համակարգում:
Մաս 3. Փոխարինող ռեզերվի չափսը
3.1 Ծածկեք մարդու փոխարինման պատուհանը
Էլեկտրոնային կոմուտացիան կարող է արագ լինել, բայց փոխարինող փաթեթի գտնումը և տեղադրումը ավելի երկար ժամանակ է պահանջում: Սահմանեք թույլատրելի բացակայության ժամանակ իրական աշխատանքային հոսքից, ներառյալ սխալների մշակման գործընթացը: Կամուրջը պետք է նաև ապահովի մեկնարկի ուշացումները և մուտքային աղբյուրի որակավորումը:
Մոտավորապես հաստատուն բեռի դեպքում էներգիայի առաջին գնահատականը կլինի Eload = P × t: 30 վայրկյան սպասարկվող 40 Վտ հզորությամբ բեռը պահանջում է մոտ 0.33 Վտ/ժամ բեռի վրա: 90% փոխակերպման արդյունավետության դեպքում, պահեստային աղբյուրից պահանջվում է մոտավորապես 0.37 Վտ/ժամ՝ ծերացման, ջերմաստիճանի և անորոշության համար պահուստ ավելացնելուց առաջ: Գագաթնակետային հոսանքի հզորությունը պետք է ստուգվի էներգիայի հզորությունից առանձին:
3.2 Գնահատեք կոնդենսատորները՝ օգտագործելով օգտագործելի էներգիան
Կայուն կուտակիչի համար օգտագործելի էներգիան մոտավորապես E = 0.5 × C × (Vhigh² – Vlow²) է, էներգիան՝ ջոուլներով։ Փոխարկիչի օգտագործելի մուտքային պատուհանը, ESR լարման անկումը և արտահոսքը նվազեցնում են հասանելի մարժան։
Օրինակ՝ 40 Վտ հզորությամբ 5 վայրկյանի բեռը պահանջում է 200 Ջ: 24 Վ-ից մինչև 18 Վ կոնդենսատորային պատուհանի և 90% փոխակերպման արդյունավետության դեպքում, իդեալական հաշվարկը տալիս է մոտավորապես 1.76 Ֆարենհայտ՝ դեվարացիայից և ռեզերվից առաջ: Սա չափսերի օրինակ է, այլ ոչ թե կոնդենսատոր-բանկի ամբողջական նախագծում. բջիջների հավասարակշռումը, լարման վարկանիշը, անցումային հոսանքը և անվտանգության կառավարման միջոցները մնում են անհրաժեշտ:
3.3 Պահուստավորման պատրաստության մոնիթորինգ
Հաղորդեք, թե արդյոք մնացած աղբյուրը կարող է աջակցել փոխարինմանը՝ միայն հիմնական փաթեթի SOC-ը ցուցադրելու փոխարեն: Հաստատեք ռեզերվը ցածր ջերմաստիճանի և ծառայության ժամկետի ավարտի պայմաններում: Սահմանեք նախազգուշացում կամ կառավարվող պահեստային համակարգ, երբ ռեզերվը հասանելի չէ:
Մաս 4. Ֆիզիկական ինտերֆեյսի նախագծում
4.1 Ընտրեք կոնտակտներ իրական փոխանակման տուրքի համար
Նշեք հաստատուն հոսանքի լարումը, անընդհատ և իմպուլսային հոսանքները, ներդրման ցիկլերը, հավասարեցումը, պահպանումը և արդյոք թույլատրվում է զուգավորում կամ խզում բեռի տակ: Միակցիչի կայուն վիճակի վարկանիշը ավտոմատ կերպով չի հաստատում ակտիվ անջատման հնարավորությունը:
Երբ օգտագործվում է հաջորդականացում, հստակ սահմանեք սնուցման, վերադարձի, հայտնաբերման և կապի կապի միացումը։ Ուղղորդող հատկանիշները, բանալիները և փականները պետք է կանխեն մասնակի ներմուծումը և անհամատեղելի զուգավորումը։ «Գետնին առաջին հերթին» պահանջները կախված են ինտերֆեյսի դիզայնից. մի ենթադրեք, որ ֆիքսված հաջորդականությունը համապատասխանում է յուրաքանչյուր մարտկոցային համակարգի։
4.2 Ինտեգրել հայտնաբերումը և հոսթի հաղորդակցությունը
Օգտագործեք ներկայության և փակման տեղեկությունները, որտեղ դա օգտակար է, և աղբյուրը միացնելուց առաջ նշեք լարումը, ջերմաստիճանը, ինքնությունը և խափանման կարգավիճակը: Հաղորդակցման կոնտակտները չպետք է չնախատեսված հոսանք մատակարարեն ազդանշանային միացումների միջոցով, երբ հիմնական կոնտակտները բացակայում են:
Նույնականացումը կարող է օգնել մերժել անհամատեղելի փաթեթները, սակայն հոսթինգը պետք է ունենա հստակ արձագանք կապի ձախողման կամ ուշացման դեպքում: Անվտանգության համար կարևոր պաշտպանությունը չպետք է կախված լինի միայն տվյալների հաջող փոխանակումից:
Մաս 5. Ջերմային և համապատասխանության ռիսկերի կառավարում
5.1 Ընտրեք բեռի համար քիմիական բաղադրությունը և սառեցումը
NMC-ն կարող է աջակցել կոմպակտ էներգակենտրոն նախագծերին. LiFePO4-ը կարող է հարմար լինել ցիկլային և ջերմային կայունությանը նախապատվություն տվող կիրառությունների համար: Ընտրեք բջիջի որոշակի մոդել՝ հաշվի առնելով բեռը, լարման պատուհանը, չափսերը, ջերմաստիճանի սահմանները և ծառայության ժամկետի նպատակները: Միայն քիմիական պիտակները չեն որոշում իմպուլսային կարողությունը կամ փաթեթի անվտանգությունը:
Չափեք մարտկոցներից, միակցիչներից և սնուցման ուղիների սարքերից եկող ջերմությունը, ներառյալ մեկ աղբյուրից աշխատանքը և ներդրման իրադարձությունները: Պասիվ ջերմային ուղիները կարող են բավարար լինել որոշ մարտկոցների համար. հարկադիր սառեցումը ենթադրում է էներգիայի սպառում, աղտոտում և սպասարկման հետ կապված խնդիրներ: Պահեք օդափոխման անցքերը և տաք մակերեսները օպերատորից հեռու:
Էլեկտրական մեկուսացումը կարող է նվազեցնել խափանումը սնուցող էներգիան, բայց այն պարտադիր չէ, որ կանգնեցնի բջջի ներքին ջերմային ռեակցիան: Ջերմային տարածման կառավարումը և իրադարձությունների արձագանքը պահանջում են իրենց սեփական գնահատումը: Գազի հայտնաբերումը կիրառման համար հատուկ տարբերակ է, այլ ոչ թե համընդհանուր պահանջ կամ ֆիքսված նախազգուշացման միջակայքի երաշխիք:
5.2 Գնահատեք չափորոշիչները ճիշտ մակարդակով
Սարքի մակարդակի էլեկտրական անվտանգությունը և էական կատարողականությունը, մարտկոցի անվտանգությունը, տեղափոխման պահանջները և որակի համակարգի հավաստագրումը վերաբերում են տարբեր թեմաների: Գնահատեք բժշկական սարքի համար կիրառելի IEC 60601 պահանջները, համապատասխան բջիջների/փաթեթների պահանջները, ինչպիսիք են IEC 62133-2-ը կամ UL 2054-ը, որտեղ դա կիրառելի է, և UN 38.3 տեղափոխման փորձարկումները:
ISO 14971 տրամադրում է բժշկական սարքավորումների ռիսկերի կառավարման շրջանակը: ISO 13485-ը վերաբերում է որակի համակարգին, այլ ոչ թե առանձին տաք փոխարինման սխեմայի հավաստագրմանը: Վտանգավոր տարածքում օգտագործումը պահանջում է առանձին գնահատում՝ համապատասխան պայթյունապաշտպանության պահանջների համաձայն. սովորական մարտկոցների հաստատումները բավարար չեն:
Մաս 6. Սարքի ամբողջական ստուգում
փորձարկում | Ապացույցներ գրավելու համար |
|---|---|
Հեռացում և վերատեղադրում ծանրաբեռնվածության ծայրահեղ դեպքերում | Ավտոբուսի նվազագույն/առավելագույն լարումը, հոսանքը, վերագործարկումը և ֆունկցիայի կարգավիճակը |
Առավելագույն թույլատրելի փաթեթի բացակայություն | Մնացորդային աղբյուրի պաշարի և ցածր էներգիայի մասին նախազգուշացումներ |
Անհավասար աղբյուրի լարումներ | Հետադարձ սնուցում, անցումային հոսանք և աղբյուրի որակավորում |
Մասնակի զուգավորում և շփման ցատկ | Աղեղային ակոսների առաջացման ռիսկ, հայտնաբերում և վերականգնում |
Հնեցված փաթեթավորումներ և ջերմաստիճանի սահմանափակումներ | Լարման անկում, պահուստ և ջերմային մարժա |
Աղբյուրի, սենսորային և կապի խափանումներ | Մեկուսացում, ահազանգեր և անվտանգ պահեստային տարբերակ |
Կրկնվող փոխանակման ցիկլեր | Շփման դիմադրություն, փականի մաշվածություն և ջերմային փոփոխություններ |
Սահմանեք սարքի պահանջներից ընդունվածությունը՝ համընդհանուր միացման ժամանակի համար ընդունելու փոխարեն: Դիտարկեք ինչպես մատակարարման ալիքի ձևը, այնպես էլ սարքի իրական գործառույթները: Միայն մաքուր ավտոբուսի հետքը չի կարող ապահովել տվյալների ամբողջականությունը կամ բժշկական անհրաժեշտ աշխատանքի շարունակականությունը:
Նախագծի պլանավորման համար տրամադրեք բեռի պրոֆիլը, թույլատրելի փոխարինման պատուհանը, աղբյուրի լարման միջակայքերը և ինտերֆեյսի սահմանափակումները՝ անհատական մարտկոցների խորհրդատվությունԳնահատեք ծախսային օգուտները՝ օգտագործելով իրական աշխատանքային հոսքը, պահեստային փաթեթների նավատորմը և սպասարկման կարիքները, այլ ոչ թե ենթադրեք, որ յուրաքանչյուր տաք փոխարինման դիզայն նույն խնայողությունն է ապահովում։
ՀՏՀ
Հանվող փաթեթը ավտոմատ կերպով աջակցո՞ւմ է տաք փոխարինմանը։
Ոչ: Ամբողջական սարքը կարիք ունի հասանելի այլընտրանքային աղբյուրի, համապատասխան սնուցման ուղու կառավարման և վավերացված փոխարինման ինտերֆեյսի:
Որքա՞ն պետք է տևի կամրջի հզորությունը։
Այն պետք է ներառի օպերատորի թույլատրելի փոխարինման ժամանակը, մուտքային աղբյուրի որակավորումը և պահուստը: Էլեկտրական փոխանցման միջակայքը այդ պահանջի միայն մեկ մասն է:
Կարո՞ղ եմ երկու փաթեթներ անմիջապես զուգահեռ միացնել։
Միայն այն դեպքում, երբ համակարգը հատուկ նախագծված է և որակավորված է այդ դասավորության համար։ Անհավասար լարումները կարող են առաջացնել անվերահսկելի հոսանք. աղբյուրի մեկուսացումը և լիցքավորման վարքագիծը պետք է լուծվեն։
Միայն BMS-ը կանխո՞ւմ է սարքերի վերագործարկումը։
Ոչ։ Փաթեթների պաշտպանությունը և հոսթի աղբյուրի կառավարումը տարբեր դերեր ունեն։ Ստուգեք դրանց համակարգված վարքագիծը ամբողջ սարքի հետ։
Արդյո՞ք զրոյական դադարը երաշխավորված է։
Այն վավերացված փոխանակման պայմանների համար սահմանված կատարողականի նպատակ է։ Այն չի ներառում մարտկոցի, սարքի կամ օպերատորի բոլոր անսարքությունները։
Ո՞ր քիմիան է լավագույնը։
Ընտրեք որակյալ բջջային մոդել՝ պահանջվող էներգիայի, հզորության, ջերմաստիճանի և կյանքի տևողության շրջանակից: Ինչպես NMC-ն, այնպես էլ LiFePO4-ը կարող են հարմար լինել համապատասխան նախագծված համակարգերում:
